多功能力學(xué)實(shí)驗(yàn)室綜合試驗(yàn)臺設(shè)備
一．試驗(yàn)臺功能介紹
該試驗(yàn)臺為力學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了一種多功能實(shí)驗(yàn)平臺，本臺集直梁彎曲、等強(qiáng)度梁彎曲、彎扭組合與純扭轉(zhuǎn)、拉伸與壓縮變形、動(dòng)態(tài)梁及沖擊桿六種裝置為一體，組合成綜合式的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)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(jì)算機(jī)處理顯示，軟面板操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測試，具有動(dòng)靜態(tài)測試功能，。
 
圖（ 1 ）試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
該試驗(yàn)臺具有組合開設(shè)材料力學(xué)各類實(shí)驗(yàn)的功能和組合進(jìn)行各類基本實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的功能，應(yīng)用該實(shí)驗(yàn)臺可開設(shè)十八大項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，且每一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案來完成，大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)。
圖（ 2 ）試驗(yàn)臺外觀圖
二、試驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)裝置及布片圖
1 、實(shí)驗(yàn)裝置
① 直梁彎曲實(shí)驗(yàn)裝置及布片
② 等強(qiáng)度梁彎曲實(shí)驗(yàn)裝置及布片
③ 彎扭圓筒實(shí)驗(yàn)裝置及布片
④ 拉壓實(shí)驗(yàn)裝置及試件布片
⑤ 動(dòng)態(tài)測試裝置及試件布片
動(dòng)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(yàn)臺各實(shí)驗(yàn)裝置及布片
圖（ 4 ）試驗(yàn)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(yàn)臺動(dòng)靜態(tài)測試系統(tǒng)
試驗(yàn)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(jì)算機(jī)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(jì)。各通道自動(dòng)切換，橋路自動(dòng)平衡。設(shè)有掃描采樣、定點(diǎn)采樣、定載荷采樣，實(shí)時(shí)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(gè)通道均可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測試，顯示動(dòng)態(tài)波形和數(shù)據(jù)。具有存儲打印等功能。
圖 (6) 動(dòng)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(yàn)臺測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集處理流程圖
四、試驗(yàn)臺主要性能指標(biāo)
1 ．試驗(yàn)臺的主要技術(shù)指標(biāo)
（ 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(dòng)靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)性能指標(biāo)
（ 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(dòng)橋路平衡：平衡時(shí)間約為 2 秒 平衡調(diào) （ 6 ）增益范圍可調(diào)容量通過計(jì)算機(jī)可擴(kuò)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(gè)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(yàn)臺可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
（ 1 ） 純彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 2 ） 疊梁彎曲正應(yīng)力實(shí)驗(yàn) （綜合性）
（ 3 ） 測定材料彈性模量及泊松比（設(shè)計(jì)性）
（ 4 ） 直梁彎曲實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 5 ） 測量電橋應(yīng)用實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 6 ） 撓度測量實(shí)驗(yàn) （設(shè)計(jì)性）
（ 7 ） 應(yīng)變片靈敏數(shù)標(biāo)定實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 8 ） 應(yīng)變花測定主應(yīng)力實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性）
（ 9 ） 單一內(nèi)力素測定實(shí)驗(yàn) （設(shè)計(jì)性）
（ 10 ） 拉彎組合變形實(shí)驗(yàn) （設(shè)計(jì)性）
（ 11 ）拉壓變形實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 12 ） 彎扭組合變形實(shí)驗(yàn) （設(shè)計(jì)性）
（ 13 ）靜不定圓環(huán)測量實(shí)驗(yàn) （設(shè)計(jì)性）
（ 14 ） 壓桿穩(wěn)定實(shí)驗(yàn) （驗(yàn)證性）
（ 15 ）等強(qiáng)度梁動(dòng)應(yīng)變測試 （綜合性）
（ 16 ） 動(dòng)荷系數(shù)測定實(shí)驗(yàn) （綜合性）
（ 17 ）瞬態(tài)應(yīng)變實(shí)驗(yàn) （綜合性）
（ 18 ） 穩(wěn)態(tài)動(dòng)應(yīng)力實(shí)驗(yàn) （綜合性）
六、試驗(yàn)臺配置及推廣
（一）標(biāo)準(zhǔn)配置
1 主體臺架一臺 2 動(dòng)靜態(tài)測試儀器一臺
3 純彎梁一件 4 等強(qiáng)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(jì)一個(gè)
9 壓桿一件 10 沖擊桿一件（動(dòng)態(tài)用）
11 載荷傳感器一個(gè) 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(dòng)態(tài)梁一件（動(dòng)態(tài)用）
17 圓環(huán)一件 18 位移傳感器一個(gè)
19 方直梁一件 20 磁性支架一個(gè)
（三）用戶自己準(zhǔn)備
1 計(jì)算機(jī)及桌椅 2 千分表
3 使用環(huán)境（包括電源、網(wǎng)線等）
項(xiàng)目二 網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)軟件
網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)，在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，配套組合試驗(yàn)臺，開發(fā)出了網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該軟件包含十二個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以組合 50 多種實(shí)驗(yàn)方案。應(yīng)用此軟件進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，對同一實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案。就每一方案而言，要分析選擇不同的裝置、試件、測點(diǎn)；不同的應(yīng)變片、補(bǔ)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(jì)算公式。通過一系列的分析選擇而后組成一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，打印輸出。。
項(xiàng)目三 試驗(yàn)臺實(shí)驗(yàn)教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)
此系統(tǒng)為應(yīng)用綜合試驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套的實(shí)驗(yàn)軟件，試驗(yàn)臺配置的計(jì)算機(jī)連接成局域網(wǎng)，通過局域網(wǎng)使試驗(yàn)臺操作的過程及數(shù)據(jù)曲線實(shí)時(shí)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(shí)驗(yàn)情況。
項(xiàng)目四 虛擬演示軟件
此軟件為綜合試驗(yàn)臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)配套的實(shí)驗(yàn)軟件，可以不必在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)臺上進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，只是在計(jì)算機(jī)上就可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的虛擬演示，使學(xué)生全面了解實(shí)驗(yàn)的全部過程。
項(xiàng)目五 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件綜合實(shí)驗(yàn)臺
該實(shí)驗(yàn)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(jī)動(dòng)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(jìn)行測試，計(jì)算機(jī)顯示處理數(shù)據(jù)�？梢蚤_設(shè)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件動(dòng)應(yīng)力的遙測實(shí)驗(yàn)、軸承動(dòng)反力測試實(shí)驗(yàn)及振動(dòng)測試等三個(gè)方面的實(shí)驗(yàn)。
項(xiàng)目六 運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)演變?yōu)槠矫孢\(yùn)動(dòng)裝置。利用該裝置既可以描繪運(yùn)動(dòng)軌跡，又將理論力學(xué)的概念、原理和機(jī)構(gòu)融匯于一體，開創(chuàng)了理論力學(xué)實(shí)驗(yàn)的新形式，具有獨(dú)創(chuàng)性和新穎性。應(yīng)用該裝置可開設(shè)復(fù)合運(yùn)動(dòng)分析、剛體基本運(yùn)動(dòng)特性分析和力學(xué)建模三項(xiàng)實(shí)驗(yàn) .
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