多功能力學(xué)實驗室綜合試驗臺設(shè)備

一．試驗臺功能介紹
該試驗臺為力學(xué)實驗提供了一種多功能實驗平臺，本臺集直梁彎曲、等強度梁彎曲、彎扭組合與純扭轉(zhuǎn)、拉伸與壓縮變形、動態(tài)梁及沖擊桿六種裝置為一體，組合成綜合式的實驗設(shè)備。試驗臺采用組合式杠桿傳遞載荷、螺旋連續(xù)加載。載荷、位移傳感器和應(yīng)變信號經(jīng)多通道測試系統(tǒng)放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換，由計算機處理顯示，軟面板操作，實現(xiàn)數(shù)字化測試，具有動靜態(tài)測試功能，。



圖（ 1 ）試驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

該試驗臺具有組合開設(shè)材料力學(xué)各類實驗的功能和組合進行各類基本實驗技能訓(xùn)練的功能，應(yīng)用該實驗臺可開設(shè)十八大項實驗，且每一項實驗可以設(shè)計出多種實驗方案來完成，大部分實驗項目為設(shè)計性和綜合性實驗。

圖（ 2 ）試驗臺外觀圖
二、試驗臺實驗裝置及布片圖
1 、實驗裝置
① 直梁彎曲實驗裝置及布片
② 等強度梁彎曲實驗裝置及布片
③ 彎扭圓筒實驗裝置及布片
④ 拉壓實驗裝置及試件布片
⑤ 動態(tài)測試裝置及試件布片
動態(tài)梁裝置及試件布片
⑥沖擊桿裝置及試件布片
沖擊桿裝置及試件布片
圖 (3) 試驗臺各實驗裝置及布片

圖（ 4 ）試驗臺裝置框圖

2 、裝置布片與面板接口對照圖

圖 (5) 試件布片與面板接口對照圖
三、試驗臺動靜態(tài)測試系統(tǒng)
試驗臺測試系統(tǒng)中載荷、位移和應(yīng)變的信號經(jīng)多通道測試系統(tǒng)，采集放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，由計算機處理顯示。本系統(tǒng)具有 10 路應(yīng)變通道，每路通道均可以連接為 1/4 橋、半橋和全橋，適用于各種橋路測試。通過系統(tǒng)軟件，軟面板操作，全數(shù)字化智能設(shè)計。各通道自動切換，橋路自動平衡。設(shè)有掃描采樣、定點采樣、定載荷采樣，實時數(shù)據(jù)、曲線顯示，測試數(shù)據(jù)既可以顯示為數(shù)據(jù)列表，也可以顯示為圖形。每個通道均可以實現(xiàn)動態(tài)測試，顯示動態(tài)波形和數(shù)據(jù)。具有存儲打印等功能。

圖 (6) 動靜態(tài)綜合測試儀
應(yīng)用軟件設(shè)置流程如圖（ 7 ）所示。

圖 (7) 試驗臺測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理流程圖
四、試驗臺主要性能指標
1 ．試驗臺的主要技術(shù)指標
（ 1 ）載荷范圍： 0 ～ 3000N （ 2 ）位移范圍： 0.01~ 15mm （另配）
（ 3 ）杠 桿 比： 1:1 1:6 1:10 （ 4 ）載荷靈敏度： 1N
（ 5 ）載荷誤差： 2% （ 6 ）過載能力： 150%
（ 7 ）外形尺寸： 800×500× 1200mm （ 8 ）重 量： 100 ㎏
2 ．動靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)性能指標
（ 1 ）工作電壓： 220V 50Hz 交流電 （ 2 ）通 道 數(shù)： 12 路 載荷 1 路位移 1 路
（ 3 ）量 程： 微應(yīng)變 （ 4 ）接橋方式： 全橋 半橋 1/4 橋
（ 5 ）自動橋路平衡：平衡時間約為 2 秒 平衡調(diào) （ 6 ）增益范圍可調(diào)容量通過計算機可擴節(jié)范圍為使用電橋電阻的 展到 100M
（ 7 ）采樣頻率多檔選擇 10K 、 1K 、 100 （ Hz ） （ 8 ）靈敏度： 1 個微應(yīng)變
（ 9 ）精 度： （ 10 ）線性度：
（ 11 ）信噪比： >60db （ 12 ）頻響范圍： 0~10KHz
（ 13 ）輸入阻抗：
3 此試驗臺可開設(shè)的實驗項目
（ 1 ） 純彎曲正應(yīng)力實驗 （驗證性）
（ 2 ） 疊梁彎曲正應(yīng)力實驗 （綜合性）
（ 3 ） 測定材料彈性模量及泊松比（設(shè)計性）
（ 4 ） 直梁彎曲實驗 （驗證性）
（ 5 ） 測量電橋應(yīng)用實驗 （驗證性）
（ 6 ） 撓度測量實驗 （設(shè)計性）
（ 7 ） 應(yīng)變片靈敏數(shù)標定實驗 （驗證性）
（ 8 ） 應(yīng)變花測定主應(yīng)力實驗（設(shè)計性）
（ 9 ） 單一內(nèi)力素測定實驗 （設(shè)計性）
（ 10 ） 拉彎組合變形實驗 （設(shè)計性）
（ 11 ）拉壓變形實驗 （驗證性）
（ 12 ） 彎扭組合變形實驗 （設(shè)計性）
（ 13 ）靜不定圓環(huán)測量實驗 （設(shè)計性）
（ 14 ） 壓桿穩(wěn)定實驗 （驗證性）
（ 15 ）等強度梁動應(yīng)變測試 （綜合性）
（ 16 ） 動荷系數(shù)測定實驗 （綜合性）
（ 17 ）瞬態(tài)應(yīng)變實驗 （綜合性）
（ 18 ） 穩(wěn)態(tài)動應(yīng)力實驗 （綜合性）
六、試驗臺配置及推廣
（一）標準配置
1 主體臺架一臺 2 動靜態(tài)測試儀器一臺
3 純彎梁一件 4 等強度梁一件
5 彎扭圓筒一件 6 偏拉件一件
7 拉伸件一件 8 撓度計一個
9 壓桿一件 10 沖擊桿一件（動態(tài)用）
11 載荷傳感器一個 12 儀器配套軟件
13 使用說明書
（二）選用配置
15 疊梁一件 16 動態(tài)梁一件（動態(tài)用）
17 圓環(huán)一件 18 位移傳感器一個
19 方直梁一件 20 磁性支架一個
（三）用戶自己準備
1 計算機及桌椅 2 千分表
3 使用環(huán)境（包括電源、網(wǎng)線等）
項目二 網(wǎng)上實驗方案設(shè)計軟件
網(wǎng)上實驗方案設(shè)計系統(tǒng)，在材料力學(xué)實驗中，配套組合試驗臺，開發(fā)出了網(wǎng)上實驗方案設(shè)計系統(tǒng)。該軟件包含十二個實驗項目，可以組合 50 多種實驗方案。應(yīng)用此軟件進行方案設(shè)計，對同一實驗項目可以設(shè)計出多種實驗方案。就每一方案而言，要分析選擇不同的裝置、試件、測點；不同的應(yīng)變片、補償方式、橋路連接、橋臂系數(shù)；不同的杠桿比、加載方式；不同的應(yīng)力狀態(tài)，計算公式。通過一系列的分析選擇而后組成一個實驗方案，打印輸出。。
項目三 試驗臺實驗教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)
此系統(tǒng)為應(yīng)用綜合試驗臺進行實驗教學(xué)配套的實驗軟件，試驗臺配置的計算機連接成局域網(wǎng)，通過局域網(wǎng)使試驗臺操作的過程及數(shù)據(jù)曲線實時傳送到監(jiān)控的服務(wù)器，使指導(dǎo)教師更方便的掌握全班學(xué)生實驗情況。
項目四 虛擬演示軟件
此軟件為綜合試驗臺進行實驗教學(xué)配套的實驗軟件，可以不必在實驗室的試驗臺上進行實際的實驗操作，只是在計算機上就可以進行實驗的虛擬演示，使學(xué)生全面了解實驗的全部過程。
項目五 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件綜合實驗臺
該實驗臺配置有純扭轉(zhuǎn)構(gòu)件、彎扭組合變形構(gòu)件、簡支梁和懸臂梁構(gòu)件，調(diào)速電機動態(tài)加載、力錘瞬態(tài)加載，應(yīng)變式傳感器測力，應(yīng)用遙測應(yīng)變儀進行測試，計算機顯示處理數(shù)據(jù)�？梢蚤_設(shè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件動應(yīng)力的遙測實驗、軸承動反力測試實驗及振動測試等三個方面的實驗。
項目六 運動分析裝置
該裝置采用金屬板件結(jié)構(gòu)，將理論力學(xué)常見典型機構(gòu)演變?yōu)槠矫孢\動裝置。利用該裝置既可以描繪運動軌跡，又將理論力學(xué)的概念、原理和機構(gòu)融匯于一體，開創(chuàng)了理論力學(xué)實驗的新形式，具有獨創(chuàng)性和新穎性。應(yīng)用該裝置可開設(shè)復(fù)合運動分析、剛體基本運動特性分析和力學(xué)建模三項實驗 .