力学实验室部分实验 仪器设备使用说明
2014 年 2 月
目录
第一节 第二节 第三节 第四节 微控液压式万能材料试验机………………………………………………………1 机械式引伸仪………………………………………………………………………5 NN-100A 型扭力试验机………………………………………………………………7 微机控制电子扭转试验机……………………………………………………………10
及材料尺寸等，并保存；选择 “自动”控制方式，采用“位移控制 mm/s”，并选定试验速 度；试样在没有受力前必须用 “位移控制”控制加力，当试样受力后方可切换成其它控制 方式（一般不要求更换控制方式，没有特殊需要，一直采用“位移控制”即可） 。
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5. 调零：确认已关闭送、回油阀，然后启动主机油泵，待油泵工作正常，开启送油阀使工 作台上升 10mm 左右，关闭送油阀，最后对负荷、变形、位移窗口进行“清零” 。 6. 装夹试样：利用“下夹头升降电机”调整试验机钳口之间的距离，然后开启上下夹头， 将试样两头对称夹好即可。 7. 开始试验：检查各项设置无误后，再点击“加载”→ “开始”按钮，试验将按当前设置 的速率自动进行；如果点击“卸载”后再点击“开始”按钮，试验机将按当前设置的速率进 行卸载。试验人员在此期间应注意观察试验曲线并及时地进行人工监控。 8. 观察试验过程： 在曲线界面中可以点击右键选择不同的曲线类型， 一般选择力-变形曲线 来观察。到达屈服阶段后，调整控制速度，快速拉断试样。 9. 试验结束：自动弹出“试验已结束，是否保存试样” ，点击“是” ，曲线将被保存到软件 安装目录下的 Curve 文件夹下。拉伸试验结束后，破坏性实验先取下试样再回油，非破坏性 实验先回油再取试样。对于压缩、弯曲、剪切等试验，一定要先回油再取试样。 10. 打印试验报告。 11. 关闭电源，将试台擦拭干净。
3、测控系统
测控系统是采用先进的微机程序控制、多通道信号测量、全数字闭环控制的精密测控 系统，由微型计算机、测控及测试程序软件、多功能测控板卡、驱动程序、模拟及数字传感 器等组成。其测控原理如图 3 所示。
压力传感器安装于送油管上，光电编码器安装于工作油缸上，测量试样伸长变形用电 子引伸计。它们分别把载荷信号、位移信号及变形信号等机械量转变为电信号。经过插于微 机内的测量放大器 （含 A/D 转换及脉冲计数功能） 采样进入微机， 最后实现全数字化的载荷、 位移或变形的面板显示，并自动绘制多种曲线。同时，由计算机传递来的控制信号，经过 D/A 转换器、 功率放大器， 操纵电液比例流量阀， 从而达到控制万能材料试验机加载的目的。 以 WINDOWS 操作系统为工作平台的数据处理软件，是采用 VC++6.0 编写完成的，能通过 计算机控制全试验过程，能实时动态显示试验负荷值、位移值、变形值和试验时长及各种试 验曲线； 采用计算机进行数据处理分析， 试验结果可自行保存， 试验结束后可重新调出曲线， 并能进行曲线比较和放大及其他分析功能， 能即时打印出完整的试验报告和试验曲线。 具有
第五节 静态应变测试系统………………………………………………………………15 §5.1 §5.2 组合式材料力学多功能实验台…………………………………………………15 电阻应变仪…………………………………………………………………………17
第一节
微控液压式万能材料试验机
材料试验机是对试样或模型施加载荷的专用设备。 试验机按施加载荷性质可分为静荷试 验机和动荷试验机。静荷试验机按施加载荷形式又可分拉力、压力和扭转等材料试验机。如 果一台试验机可以兼做拉力、压力和弯曲等多种试验，则称为万能材料试验机。随着力学实 验需要和科技水平的发展， 电子万能试验机和电液伺服试验机等正扩大使用， 它把精密控制 和精确测量融为一体，大大提高了试验机性能。 本实验室五台试验机都是经过微控改造的液压式万能试验机， 主要由加载系统、 测量系 统（原试验机的度盘显示系统和绘图装置）和测控系统组成。
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框架。启动油泵，关闭回油阀门，打开送油阀门，油箱中的油液就会通过送油阀，经进油管 进入工作油缸， 把活塞连同活动平台一同顶起。 这样， 如把试样安装于上夹头和下夹头之间， 由于下夹头固定，上夹头随活动平台上升，试样将受到拉伸；若把试样置放于两个承压垫板 之间或将受弯试样置放于两个弯曲支座上， 则因固定横梁不动而活动平台上升， 试样将分别 受到压缩或弯曲。此外，实验开始前如欲调整上、下夹头之间的距离，则可开动下夹头升降 电机，驱动螺杆，便可使下夹头上升或下降。但电机不能用来给试样施加拉力。
图 1.1 微控液压式万能材料试验机
一、工作原理
1、加载系统
加载系统（也叫主机）采用不同的夹具，能完成各种材料在拉伸、压缩、弯曲、剪切 等状态下的力学性能试验。 在主机底座上由两根固定立柱和固定横梁组成承载框架。 工作油 缸固定于框架上。在工作油缸的活塞上，支承着由上横梁、活动立柱和活动平台组成的活动
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液压式万能材料试验机
双路测量放大器
压力传 感器
载荷信号
A/D
显示器 计算机主机 打印机
引伸计
变形信号
光电编码器
位移信号
键盘及 鼠标
电液比例 流量阀
功率放大器
D/A
图 1.3
测控系统原理图
上下限及超载等安全保护功能。 具备简便的标定功能， 可方便的通过测试软件对设备进行标 定工作。具备测量值的修正功能，对线性度不满足要求的传感器可做多点线性修正。
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刻度盘时，必须配挂相应的配重。 绘图装置： 记录纸安放在滚筒上。 试样的变形可以近似地看作是活动平台加载时的位移 量， 这个位移量可以通过传动绳绕过导向小滑轮拖动滚筒转动， 使得滚筒的圆周方向反映试 样的变形。 而测力齿杆移动时， 记录笔也随着移动， 因此滚筒轴线方向直接记录试样的载荷。 这样机器运行时就在图纸上绘出试样的载荷-变形特性曲线。这条曲线不够精确，一般只作 参考使用。
2、测力பைடு நூலகம்统
图 1.2
改造前液压式万能材料试验机结构原理图
老式试验机的测量系统主要是测量试样所受载荷大小， 因此也称测力系统。 测力系统的 核心是摆锤系统。对试样加载是高压油作用的结果，而高压油作用柱塞的。同时，还通过回 油管推动测力柱塞，它向下推动测力拉杆使摆锤偏摆一定角度。油压越高试样受力越大，摆 锤偏摆角度也越来越大。摆锤偏摆时，与其同轴偏转的拨杆推动测力齿杆移动，齿杆推动测 力小齿轮， 从而使测力指针转动， 试样所受载荷即显示在力盘上。 为了适应不同的测力范围， 摆锤测力系统都配有几种不同重量的配重。 配重越大测力范围越大， 因此使用不同量程测力
二、试验操作要点：
不同生产厂家的操作界面及软件功能不尽相同，但操作步骤基本是一致的。图为本实 验室所用软件的操作界面，以此为例进行说明。
图 1.4
试验程序界面
1. 根据试验目的，更换合适的夹具，检查送油阀、回油阀，使之呈关闭状态。 2. 打开计算机及主机电源，开启计算机，并预热 10～20 分钟。 3. 双击桌面上的“Testwork” ，进入试验类型界面。 4. 设置信息：按要求选中“破型判断”及“摘引伸计” ；点击 ：设置试验编号