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液压式万能材料试验机数控化系统研究

汲书强  
【摘要】:试验机是用来进行材料力学性能指标测定的设备,在各类材料的产品质量检验、生产过程质量控制、材料科学研究和教学试验中都需要应用试验机来进行力学性能测试。而其中在静态万能材料试验机上的拉伸、压缩、弯曲、剪切等试验尤为广泛。我国静态万能试验机为数众多,遍布于全国各地,大部分不具备电测能力,以手动调整进、回油阀的方式运行,试验手段落后,有劳动量大和测试结果不准确等缺点。若对其指示、记录系统及控制系统进行适当的技术改造,则可以充分地发挥设备的潜能,大大提高其技术性能及使用价值,更好地为材料研究、质量控制和实验教学服务。 本系统将先进的虚拟仪器技术、传感技术、测试技术和控制技术相结合并应用于静态试验机,来实现力学性能参数的自动检测,其中试验数据的实时采集、自动处理分析和试验中的加载速率控制是本系统研究的重点。 本系统在充分掌握大量试验机的动态信息的基础上,采用虚拟仪器技术,进行了静态万能材料试验机数控化系统的硬件搭建及软件设计。硬件上分析了各种元件的工作原理,利用压力传感器、变形传感器(又称引伸计)和位移传感器检测各试验数据,采用FIFO缓存技术实现了试验数据的自动实时采集;利用计算机强大的存储功能和快速的计算、逻辑分析功能,实现了试验数据的自动处理;通过比例阀来控制流量的大小来实现试验机运行速率的自动控制。软件上在虚拟仪器开发平台LabWindows/CVI强大功能的支持下,采用模块化设计方法,实现了信号的采集、动态显示、试验数据的正确分析处理;利用简单实用的PID控制技术和Adaline自适应线性元件结合的方法,配合多线程采集技术,实现控制信号的准确输出达到应力、应变和定荷控制的目的。 整个系统具有界面友好、操作方便、功能齐全等优点。结果表明,基于虚拟仪器的静态液压万能试验机数控化系统试验操作过程稳定可靠,避免了人为的读数误差、计算误差以及相关数据不能同时记录所引起的试验结果的偏差,提高了测试精度和试验效率。本系统可广泛应用于我国的钢铁、建材、冶金、化工等行业中,具有较高的推广应用价值。


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