多功能力学实验室综合试验台设备

一．试验台功能介绍
该试验台为力学实验提供了一种多功能实验平台，本台集直梁弯曲、等强度梁弯曲、弯扭组合与纯扭转、拉伸与压缩变形、动态梁及冲击杆六种装置为一体，组合成综合式的实验设备。试验台采用组合式杠杆传递载荷、螺旋连续加载。载荷、位移传感器和应变信号经多通道测试系统放大、模数转换，由计算机处理显示，软面板操作，实现数字化测试，具有动静态测试功能，该试验台属国内领先。



图（ 1 ）试验系统结构框图

该试验台具有组合开设材料力学各类实验的功能和组合进行各类基本实验技能训练的功能，应用该实验台可开设十八大项实验，且每一项实验可以设计出多种实验方案来完成，大部分实验项目为设计性和综合性实验。

图（ 2 ）试验台外观图
二、试验台实验装置及布片图
1 、实验装置
① 直梁弯曲实验装置及布片
② 等强度梁弯曲实验装置及布片
③ 弯扭圆筒实验装置及布片
④ 拉压实验装置及试件布片
⑤ 动态测试装置及试件布片
动态梁装置及试件布片
⑥冲击杆装置及试件布片
冲击杆装置及试件布片
图 (3) 试验台各实验装置及布片

图（ 4 ）试验台装置框图

2 、装置布片与面板接口对照图

图 (5) 试件布片与面板接口对照图
三、试验台动静态测试系统
试验台测试系统中载荷、位移和应变的信号经多通道测试系统，采集放大，模数转换，由计算机处理显示。本系统具有 10 路应变通道，每路通道均可以连接为 1/4 桥、半桥和全桥，适用于各种桥路测试。通过系统软件，软面板操作，全数字化智能设计。各通道自动切换，桥路自动平衡。设有扫描采样、定点采样、定载荷采样，实时数据、曲线显示，测试数据既可以显示为数据列表，也可以显示为图形。每个通道均可以实现动态测试，显示动态波形和数据。具有存储打印等功能。

图 (6) 动静态综合测试仪
应用软件设置流程如图（ 7 ）所示。

图 (7) 试验台测试系统数据采集处理流程图
四、试验台主要性能指标
1 ．试验台的主要技术指标
（ 1 ）载荷范围： 0 ～ 3000N （ 2 ）位移范围： 0.01~ 15mm （另配）
（ 3 ）杠 杆 比： 1:1 1:6 1:10 （ 4 ）载荷灵敏度： 1N
（ 5 ）载荷误差： 2% （ 6 ）过载能力： 150%
（ 7 ）外形尺寸： 800×500× 1200mm （ 8 ）重 量： 100 ㎏
2 ．动静态应变测试系统性能指标
（ 1 ）工作电压： 220V 50Hz 交流电 （ 2 ）通 道 数： 12 路 载荷 1 路位移 1 路
（ 3 ）量 程： 微应变 （ 4 ）接桥方式： 全桥 半桥 1/4 桥
（ 5 ）自动桥路平衡：平衡时间约为 2 秒 平衡调 （ 6 ）增益范围可调容量通过计算机可扩节范围为使用电桥电阻的 展到 100M
（ 7 ）采样频率多档选择 10K 、 1K 、 100 （ Hz ） （ 8 ）灵敏度： 1 个微应变
（ 9 ）精 度： （ 10 ）线性度：
（ 11 ）信噪比： >60db （ 12 ）频响范围： 0~10KHz
（ 13 ）输入阻抗：
3 此试验台可开设的实验项目
（ 1 ） 纯弯曲正应力实验 （验证性）
（ 2 ） 叠梁弯曲正应力实验 （综合性）
（ 3 ） 测定材料弹性模量及泊松比（设计性）
（ 4 ） 直梁弯曲实验 （验证性）
（ 5 ） 测量电桥应用实验 （验证性）
（ 6 ） 挠度测量实验 （设计性）
（ 7 ） 应变片灵敏数标定实验 （验证性）
（ 8 ） 应变花测定主应力实验（设计性）
（ 9 ） 单一内力素测定实验 （设计性）
（ 10 ） 拉弯组合变形实验 （设计性）
（ 11 ）拉压变形实验 （验证性）
（ 12 ） 弯扭组合变形实验 （设计性）
（ 13 ）静不定圆环测量实验 （设计性）
（ 14 ） 压杆稳定实验 （验证性）
（ 15 ）等强度梁动应变测试 （综合性）
（ 16 ） 动荷系数测定实验 （综合性）
（ 17 ）瞬态应变实验 （综合性）
（ 18 ） 稳态动应力实验 （综合性）
六、试验台配置及推广
（一）标准配置
1 主体台架一台 2 动静态测试仪器一台
3 纯弯梁一件 4 等强度梁一件
5 弯扭圆筒一件 6 偏拉件一件
7 拉伸件一件 8 挠度计一个
9 压杆一件 10 冲击杆一件（动态用）
11 载荷传感器一个 12 仪器配套软件
13 使用说明书
（二）选用配置
15 叠梁一件 16 动态梁一件（动态用）
17 圆环一件 18 位移传感器一个
19 方直梁一件 20 磁性支架一个
（三）用户自己准备
1 计算机及桌椅 2 千分表
3 使用环境（包括电源、网线等）
项目二 网上实验方案设计软件
网上实验方案设计系统，在材料力学实验中，配套组合试验台，开发出了网上实验方案设计系统。该软件包含十二个实验项目，可以组合 50 多种实验方案。应用此软件进行方案设计，对同一实验项目可以设计出多种实验方案。就每一方案而言，要分析选择不同的装置、试件、测点；不同的应变片、补偿方式、桥路连接、桥臂系数；不同的杠杆比、加载方式；不同的应力状态，计算公式。通过一系列的分析选择而后组成一个实验方案，打印输出。此实验方案设计系统属国内首创。
项目三 试验台实验教学监控系统
此系统为应用综合试验台进行实验教学配套的实验软件，试验台配置的计算机连接成局域网，通过局域网使试验台操作的过程及数据曲线实时传送到监控的服务器，使指导教师更方便的掌握全班学生实验情况。
项目四 虚拟演示软件
此软件为综合试验台进行实验教学配套的实验软件，可以不必在实验室的试验台上进行实际的实验操作，只是在计算机上就可以进行实验的虚拟演示，使学生全面了解实验的全部过程。
项目五 旋转构件综合实验台
该实验台配置有纯扭转构件、弯扭组合变形构件、简支梁和悬臂梁构件，调速电机动态加载、力锤瞬态加载，应变式传感器测力，应用遥测应变仪进行测试，计算机显示处理数据。可以开设旋转构件动应力的遥测实验、轴承动反力测试实验及振动测试等三个方面的实验。
项目六 运动分析装置
该装置采用金属板件结构，将理论力学常见典型机构演变为平面运动装置。利用该装置既可以描绘运动轨迹，又将理论力学的概念、原理和机构融汇于一体，开创了理论力学实验的新形式，具有独创性和新颖性。应用该装置可开设复合运动分析、刚体基本运动特性分析和力学建模三项实验 .