長期從事壓力容器和其他工程結(jié)構的應力分析、強度設計、斷裂行為和疲勞性能研究,多年參與國家科學技術部大型設備升級改造技術開發(fā)與推廣,參與我校211、985和世界銀行貸款項目的組織與實施,在實驗室建設、實驗設備開發(fā)和實驗技術研究方面開展工作,其中,教學改革項目《堅持高標準,創(chuàng)建新體系》獲北京市教育成果一等獎,國家教育成果二等獎,《疲勞試驗機計算機控制及數(shù)據(jù)處理》和《島津試驗機數(shù)據(jù)系統(tǒng)》分獲清華大學實驗技術成果一、二等獎。
3 Sun Zhenhua Luo Huiyang Zhao Shiqi Fatigue Crack Propagation Behavior of Rubber Toughinged Epoxy Resin TSINGHUA SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.5,No.1,Mar. 2000 4 J.H.Liu D.B.Zeng Zh.H.Sun Measurement of Fatigue Damage of Ductile Cast Iron with Ultrasonic FATIGUE ’99 Vol.3/4 pp2041-2046 HIGHER EDUCATION PRESS 1999
1、電子萬能試驗機 包括門市機架和懸臂式機架
標準配置:PCI總線CPLD測控卡,進口伺服系統(tǒng),品牌微機,A4單色激光打印機、拉伸、壓縮、彎曲夾具,輪輻式負荷傳感器,夾式引伸計。
功能特點:
門式機架設計,構成了高剛性的框架結(jié)構;
高精度、無間隙滾珠絲杠,提高了傳動效率和位移精度;
品牌計算機、專用測控軟件、PCI總線CPLD測控卡、進口交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)等測控單元組成,使本機保證了高精度和高可靠性;
位置、載荷、變形、速度閉環(huán)控制,各種控制環(huán)可自動切換,平滑過渡;
能夠?qū)崿F(xiàn)試驗過程全部自動化。
位置、載荷、變形、速度數(shù)碼顯示,力-時間、變形-時間、力-變形和力-位移試驗曲線自動換檔屏幕顯示,各種曲線可以隨意切換、隨意縮放;有曲線遍歷、曲線疊加功;
位置硬件保護,位置、載荷、變形軟件保護,斷裂自動識別;
試驗參數(shù)自動/手動分析、計算,測試結(jié)果文件輸出和打印輸出,試驗報表自動生成;
開放式試驗程序自助設計,試驗過程自動完成。
精度等級:1級(根據(jù)用戶需求可生產(chǎn)0.5級精度產(chǎn)品)
執(zhí)行標準:滿足用戶需要的相關標準。
應用范圍:各種工程材料(金屬、非金屬、建材)標準試樣拉伸、壓縮、彎曲試驗,非標準小型結(jié)構件型式檢驗和力學性能試驗。
技術參數(shù):
型 號 |
WDW10 |
WDW20 |
WDW30 |
WDW50 |
WDW1000 |
WDW200 |
最大試驗力(KN) |
10 |
20 |
30 |
50 |
100 |
200 |
試驗力測量精度 |
1級或0.5級 |
|
試驗力測量范圍 |
1級為1% ~ 100%FS,0.5級為0.4% ~ 100%FS |
速度范圍 |
0.05 ~ 500 mm/Min |
速度測試精度 |
±0.5% |
變形測試精度 |
±0.5% |
位移分辨率 |
0.005 mm |
橫梁行程 |
1000 mm |
1200 mm |
主機尺寸 |
700×500×1800 |
960×640×1980 |
960×640×2100 |
主機重量 |
550kg |
1100kg |
1500kg |
2、高低溫沖擊試驗機
該款高、低溫示波沖擊試驗機在完全滿足常規(guī)沖擊試驗需求的基礎上,具有三個重要的特性:沖擊試驗流程的智能化、可靠地支持高、低溫沖擊試驗、沖擊力曲線的采集和顯示。與試驗機配套的控制軟件界面如下所示:
圖1 控制軟件主界面
軟件界面由主菜單欄、數(shù)據(jù)面板、曲線面板和控制面板組成。數(shù)據(jù)面板實時地顯示擺錘的角度、沖擊能量、溫度、溫控(沖擊)時間等參數(shù);曲線面板顯示沖擊曲線和溫度控制曲線;控制面板則負責控制沖擊流程。軟件界面友好,操作簡單,功能清晰實用,為實現(xiàn)本產(chǎn)品上述三個特點提供了有力的保障。
1. 智能化的沖擊流程
利用本產(chǎn)品進行沖擊試驗時,用戶只需將試件放入位于溫控箱中的試件槽內(nèi),利用專門提供的試樣推送機構將被試試件從溫控箱中推出,設置在溫控箱外側(cè)的接近開關在檢測到推桿時發(fā)出動作信號將升降平臺自動抬起,確保試件順利通過。位于試樣支座上的限位裝置能檢測到試件到位與否,并控制試樣定位裝置將試件夾緊。待推桿退出后,升降臺自動下落回位并觸發(fā)擺錘擒縱機構和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。為了獲得更可靠的安全保障,特別設置了手動觸發(fā)按鈕,采用手動觸發(fā)模式時,手動觸發(fā)按鈕被置于”閉合”狀態(tài)時,擺錘才下落并觸發(fā)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)?刂栖浖䲡詣佑涗洓_擊全過程數(shù)據(jù),并自動計算沖擊能。
本系統(tǒng)可以實現(xiàn)批試件的連續(xù)沖擊和試驗數(shù)據(jù)的記錄分析。
2. 高、低溫沖擊
本沖擊試驗機通過對電熱器或液氮罐電磁閥的控制,還可以實現(xiàn)批試件的高、低溫沖擊。溫控系統(tǒng)具有保證合適的升降溫速度、溫度保持好、溫度控制精度高的特點。啟動軟件上的“開始溫度控制”按鈕,便可開始變溫,當溫度到達目標溫度附近時,軟件會指示溫度保持時間,以便試驗人員決策。下圖顯示了本系統(tǒng)將溫度從室溫依次降到0度、-15度、-50度和-100度的情形,從圖中可以看出,本溫控系統(tǒng)能快速地將溫度降低到目標溫度(從15度到-100度耗時僅10余分鐘),并且能穩(wěn)定地維持在目標溫度正負1度的范圍內(nèi)。
圖2 溫度控制曲線
低溫試驗表明,當溫度降低到-100度時,溫控箱具有良好的隔熱效果,無結(jié)霜現(xiàn)象出現(xiàn)。
3. 沖擊曲線的采集
通常的沖擊試驗機僅能根據(jù)沖擊擺的揚角來計算沖擊中損失的能量,試驗人員無法對沖擊過程有詳細的了解。本試驗機在底座上設計了力傳感器,專門設計了高頻低噪采集卡,能將沖擊的動態(tài)過程完整地記錄下來,為試驗人員分析材料的動態(tài)性能提供了依據(jù)。一個典型的沖擊曲線如圖1所示。
采集到的沖擊數(shù)據(jù)直接保存為數(shù)據(jù)文件,供試驗人員后分析使用。
用戶可根據(jù)需要設定采樣頻率,最高采集頻率為500KHz。
3、 壓剪試驗
4、試驗機測控卡MTMCC及控制軟件FGTest
FGTest是本公司開發(fā)的一套試驗機控制系列軟件。
FGTest與我公司自主研制的萬能測控卡MTMCC配合,可適用于不同類型的材料試驗機,如各種微機控制電機驅(qū)動類試驗機、微機屏顯試驗機、微機控制電液伺服類試驗機和微機控制比例伺服類試驗機等。
用戶可以通過配置文件設定試驗機類型,針對不同試驗機類,軟件界面作相應的局部調(diào)整,形成不同的應用版本。下面以微機控制電子萬能試驗機為例,對FGTest的主要特點進行介紹。下圖是軟件的主控界面。
圖1 微機控制電子萬能試驗機控制軟件主界面
FGTest軟件集硬件參數(shù)設置、數(shù)據(jù)采集與分析、控制方案設定于一身,用戶不需借助其他程序即可完成所有的試驗工作,簡化了操作過程。軟件采用WindowsXP風格界面,大方美觀,操作簡單,功能清晰實用,易于被試驗人員掌握。
1. 靈活的硬件配置
萬能測控卡MTMCC為用戶根據(jù)需要配置硬件提供了硬件基礎,借助FGTest軟件,用戶可針對硬件所做的調(diào)整修改相應的配置參數(shù)。一塊采集卡最多可同時配置12個模擬信號通道,包括4個數(shù)字增益控制信號通道和8個擴展模擬信號通道,傳感器的量程和靈敏度均可通過軟件隨意設定。該卡配置了4路數(shù)字信號輸入,4路數(shù)字信號輸出,6路差分編碼信號計數(shù),軟件會根據(jù)用戶設置自行調(diào)整板卡上可編程邏輯器件的參數(shù),以滿足不同的需要。
該軟件實施參數(shù)設定分級管理模式,專業(yè)人員可通過使用授權密碼來對傳感器的詳細參數(shù)進行設定。
軟件支持打印硬件參數(shù)配置,以便用戶在不同主機上參考使用。
2. 高精度試驗數(shù)據(jù)采集
用戶可分檔或不分檔采集模擬信號實時測試數(shù)值及各自相應的峰值,最高分檔數(shù)為8檔,分檔時的精度為每檔量程20%開始示值的±0.05%,不分檔時的精度為全量程的%2示值的±1%。
試驗過程中采集到的信號值和位移值用直觀的數(shù)碼顯示,同時記錄力-時間、位移-時間、力-變形、力-位移曲線,可隨時切換顯示,任意縮放、移動查看。
采集過程中的數(shù)碼刷新頻率、曲線刷新頻率、數(shù)據(jù)采集頻率均可根據(jù)需要隨時修改,以達到最佳的采集和顯示效果。
用戶可設定破型判斷、過載保護等參數(shù),控制試驗采集過程的進程,同時有效地確保試驗機運行于安全可靠的狀態(tài)。
3. 試驗結(jié)果分析與維護
軟件的標準配置包含國標GB228-87(金屬拉伸試驗方法)、GB/T228-2002(金屬材料室溫拉伸試驗方法)、GB7314(金屬壓縮試驗方法)等試驗方法,還可根據(jù)用戶需要定制特殊的試驗方法,用戶也可自行指定待分析參數(shù)。試驗方法和試驗結(jié)果均采用數(shù)據(jù)庫管理,自動保存所有試驗數(shù)據(jù)和曲線,用戶可方便地對歷史試驗數(shù)據(jù)進行分析。
提供批處理功能和試件模板管理功能,方便用戶可以進行批量試驗。
采用微機自動分析和試驗人員手工分析相結(jié)合的方式,分析計算試驗材料的機械性能指標。試驗結(jié)束時,軟件根據(jù)試驗標準(或用戶指定)確定需分析的參數(shù),自動計算出彈性模量、屈服強度、非比例伸長應力等參數(shù)。在此基礎上,用戶可在曲線上直接調(diào)整分析參數(shù),人工干預分析結(jié)果,以提高分析的準確性。分析的過程中,用戶可設定曲線的大小和顏色,亦可多條曲線比對分析,使得分析更加直觀。
在得到準確的分析結(jié)果的基礎上,用戶可根據(jù)需要自行設計試驗報表格式,打印試驗報告及相關曲線。
4. 控制性能參數(shù)
支持多種控制方式,按照控制步數(shù)的不同可分為單步程控和多步程控兩類。
單步程控包括等速位移、等速應力、等速應變、位移保持和力保持等多種閉環(huán)控制方式,用戶可自行設定等速位移(應力、應變)控制的速度檔位數(shù)目及檔位范圍。
多步程控包括金屬拉伸試驗、金屬壓縮試驗等,專業(yè)用戶也可使用軟件提供的多步控制編輯功能,定制特定的控制程序。
以上兩種控制方式均通過數(shù)字PID控制算法調(diào)整加載過程,等速控制誤差≤1%,保壓控制誤差≤0.5%,各套系統(tǒng)在出廠前均已設定好PID參數(shù),一般情況下用戶不需修改即可達到理想的控制效果。
5、材料力學實驗多功能實驗架
設備概述 本試實驗裝置,是為材料力學、工程力學、建筑力學、結(jié)構力學課程特別設計的開放式實驗裝置。本裝置考慮到力學性能實驗和結(jié)構的力學性態(tài)測試實驗的空間布置需要和試驗載荷的容量要求與靈活性,特別配置了伺服電機驅(qū)動和電液比例驅(qū)動兩種不同性質(zhì)的驅(qū)動系統(tǒng)。本裝置采用了計算機數(shù)據(jù)采集技術,以便獲得可以移植和后處理的數(shù)據(jù)文件。由于不同學校的教學目的不同和對系統(tǒng)的自動化程度要求不同,本裝置分成手動加載和計算機控制加載兩個系列。為了縮小設備空間占用量和降低設備投入,設備的主要結(jié)構均設計成標準試樣形式,因此減少了試件加工量,降低了試件制作成本和設備運行成本。為了保證開放式教學中學生的人身安全,力學性能試驗部分采用了安全保護設計,液壓驅(qū)動部分采用中壓結(jié)構(2MPa)。由于結(jié)構試驗樣品多種多樣,因此結(jié)構試驗加載平臺采用組合式設計,學生可以自由組合不同實驗,也可以根據(jù)試驗平臺基本結(jié)構參數(shù)自己設計實驗和試樣。
技術參數(shù)
設備型號 |
CLSY-01 |
CLSY- 02 |
加載方式 |
手動 |
計算機控制 |
主要實
驗功能 |
材料的力學性能實驗
1) 拉伸
2) 壓縮
3) 扭轉(zhuǎn)
4) 彎曲
5) 壓桿臨界載荷
結(jié)構模型力學性態(tài)測試
1) 組合梁彈性行為測試
2) 組合柱彈性行為測試
3) 框架彈性行為測試
4) 薄壁柱殼應力測試
5) 桁架內(nèi)力分布測試
6) 剛架內(nèi)力分布測試
7) 薄壁筒彎曲扭轉(zhuǎn)彈性行為測試 |
材料的力學性能實驗
1) 拉伸
2) 壓縮
3) 扭轉(zhuǎn)
4) 彎曲
5) 壓桿臨界載荷
結(jié)構模型力學性態(tài)測試
1) 組合梁彈性行為測試
2) 組合柱彈性行為測試
3) 框架彈性行為測試
4) 薄壁柱殼應力測試
5) 桁架內(nèi)力分布測試
6) 剛架內(nèi)力分布測試
7) 薄壁筒彎曲扭轉(zhuǎn)彈性行為測試 |
主要技
術參數(shù) |
材料的力學性能實驗
最大實驗載荷 50KN
位移分辨率 0.005mm
載荷精度 0.5%
變形精度 0.5%
結(jié)構模型力學性態(tài)測試
最大介質(zhì)壓力 2MPa
最大實驗載荷 10KN
位移分辨率 0.005mm
載荷精度 1%
變形精度 1% |
材料的力學性能實驗
最大實驗載荷 50KN
動橫梁位移速度0.1~20mm/Min
位移分辨率 0.005mm
載荷精度 0.5%
變形精度 0.5%
供電電壓 220V
電耗 150VA
結(jié)構模型力學性態(tài)測試
最大介質(zhì)壓力 2MPa
最大介質(zhì)流量 1l/Min
供電電壓 220V
電耗 500VA
最大實驗載荷 10KN
位移速度 0.1~10mm/Min
位移分辨率 0.005mm
載荷精度 1%
變形精度 1% |
基本配置 |
1、臺式計算機:主頻2G,內(nèi)存256M,52速光驅(qū),100G硬盤
2、多功能實驗架
3、輪輻式力傳感器、壓力傳感器
4、手動加載件
5、數(shù)據(jù)采集卡
6、數(shù)據(jù)采集軟件 |
1、臺式計算機:主頻2G,內(nèi)存256M,52速光驅(qū),100G硬盤
2、多功能實驗架
3、伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)
4、電液比例加載系統(tǒng)
5、輪輻式力傳感器、壓力傳感器
6、實驗系統(tǒng)測控卡
7、實驗系統(tǒng)測控軟件 |