万能材料试验机：功能与应用详解

1 简  介

万能试验机，它并不万能。

但由于集拉伸、弯曲、压缩、剪切等功能于一体，确实挺多才多艺。且试验对象较小，因此也称作材料试验机。
   

2万能/材料试验机

以位于同济大学沪西校区木结构试验室的“WDW-50kN微机控制电子万能试验机”为例说明。

这台机器长成图1这样。主要技术指标包括：最大加载力50kN；按位移控制最大加载速度50mm/min;加载行程约1000mm,实际作动器不超出机器立柱高度范围原则上均可。

图1 WDW-50kN微机控制电子万能试验机
   

材料试验机常用作拉/压、弯/剪等工况下的材性试验，如图2、图3所示。

图2 受拉试验
   

图3 受弯试验

本质上，材料试验机只是提供竖直方向力。为了称得上“万能”，还需要结合试验目的设计相应的加载头与夹具。

例如，为了研究自攻螺钉的抗拔承载力，可利用试验机在竖直方向的加载，并专门设计加载头与夹具予以实现。图4中，作动器通过螺栓连接，可与自攻螺钉紧固；夹具与底座连接，并夹紧试件，使试验件不因作动器的拉力作用发生移动。

图4 特殊设计的加载头与夹具
   

3使用方法

材料试验机由 主机、 电控箱、 计算机三部分组成，其加载头和支座均可拆卸，以配合不同形式加载头和支座的安装。不同型号的机器其操作细节略有不同，但对机器的控制都包括软件（计算机）操作和机器操作两部分，即通过软件可以进行设备的操作，通过机器上的按钮也可以进行设备的操作。
   
以下以该同济大学沪西校区木结构实验室的“WDW-50kN微机控制电子万能试验机”的为例说明操作顺序与注意事项，：

-1. 启动计算机；

-2. 启动控制软件；

-3. 启动试验主机；

-4. 根据试验需要更换加载头和支座；

此步骤也可在开机之前进行，但由于更换过程中常需要调整设备位置，因此机器启动后更加方便

-5. 在软件中设置具体参数；

与试验目的、加载控制方法、试件尺寸等有关，视具体情况会有不同

-6. 安装试件；

-7. 加载；

-8. 达到试验目的后，注意停止加载，并及时保存试验数据；

-9. 调整作动器位置，拆卸试件；

-10.如有多个试件，可按步骤6~9重复试验；

-11.如完成试验，则先关闭试验主机；

-12.再关闭控制软件；

-13.使用移动存储设备拷贝试验数据

建议使用试验室提供的U盘

-14.关闭电脑

以下将对某些步骤进行详细说明，但可能仅适用于上述试验机，读者可作参考。
   

-1. 启动计算机

试验机所配置的计算机与普通电脑相似，一般为Windows系统，操作试验机的软件也与其他软件相似，双击启动即可；
   

-3. 启动试验主机：

试验机的开关包括油泵和电源开关，如图5，试验时，应先启动软件，再将电源开关旋转至“开”，再启动油泵开关。关闭时，则先关闭油泵开关，再将电源旋转至“关”，最后关闭软件，可理解为一套“正反”顺序，即先开的后关，后开的先关。
 

a）油泵开关
   

b）电源开关
   

5. 在软件中设置具体参数：软件操作界面如图6，顶部为主菜单，通常用于系统设置，其内容较繁琐，亦不具有代表性，此处不展开。界面分为三大列：
   

-第一列顶部显示实时试验力的大小，下部坐标框用于记录荷载-位移曲线。但需注意通常为作动器的反力及作动器伸缩位移；
   

-第二列顶部显示实时作动器位移（如接入引伸计， 可设为引伸计变形），下部是试件相关信息，但也可不填，处理数据时根据荷载-位移曲线自行计算也可；
   

-第三列为加载控制板，可根据试验需求更改控制方式，如“位移控制”、“力控制”，对于需要施加往复荷载的情况，也可在此编写具体的程控指令。第三列最下方是控制作动器的按钮，开始加载、停止加载、手动升降作动器均可在此操作。
   

图6 软件操作界面
   

6. 安装试件：安装试件与加载时，需计算好试件的尺寸，以便作动器有足够的行程；同时，应预先计算试件的承载力，避免超过试验机加载能力；
   

13.使用移动存储设备拷贝试验数据（建议使用试验室提供的U盘）：拷贝数据建议尽可能使用试验室U盘，试验机配置的电脑都比较“脆皮”，容易受“不明来源”的“病毒”等干扰，影响试验设备正常运行。
   

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