试验一：万能试验机原理与操作试验目的：了解万能试验机原理，掌握万能试验机操作和引伸计

　　组成：电子万能试验机主要由主机和控制计算机、打印机组成。主机是试验机的重要局部。

　　原理：主机的动力源是一个电动机，通过减速装置和丝杠带动活动横梁向上或向下运动，使

　　试件产生拉伸或压缩变形。安装在活动横梁上的力传感器测量试件变形过程中的力值，即载

　　荷值；同时，丝杠的转动带动主机部一个光电编码器，通过控制器换算成活动横梁的位移值。

　　力值和位移值在主机控制面板的液晶显示屏上显示为“试验力〞和“位移〞。活动横梁的移

　　动速度能够最终靠控制面板的操作键控制：F3键增加速度；F4键减小速度。活动横梁的移动

　　方向由控制面板上的方向键控制：▲键向上运动〔试件拉伸〕；▼键向下运动〔试件压

　　缩〕；■键停顿。活动横梁的位移值可以近似表示试件的变形，但准确的变形测试要用变

　　形传感器〔又称引伸计〕。将引伸计固定在试件上，可以测量引伸计标距围的变形量，准确

　　所有操作和参数显示也可以在控制计算机上进展。试验机的立柱、上横梁和主机箱组成刚性

　　框架构造，能够保证试验机足够的刚度。限位销用于活动横梁的移动限位，当活动横梁碰触

　　限位销时将自动停机。限位销的作用是使活动横梁在一定的试验围移动而不可能会发生上下夹头

　　顺时针转动主机上的电源开关锁钥匙，主机加电。同时，控制器自检，这时控制面板的液晶

　　显示屏上显示“系统自检，请稍后．．．〞。自检完成后显示屏显示如图，试验机进入正常

　　！急停开关：主机座上的红色按钮。当工作中出现操作失误，或控制器锁死，致使控制面板

　　上的按钮失效时，按下急停开关。这时，主机进入断电保护状态，钥匙开关也不能使主机加

　　电。待故障排除后，逆时针转动急停开关后放松，按钮自动弹起，主机方可进展正常加电操

　　2．清零当显示屏显示正常操作界面后，在不加载〔零载荷〕的状态下，“试验力〞、“位

　　移〞、“变形〞显示如果不为零，需要进展手动清零。按数字“0〞将进展“位移〞清零。

　　按数字“1〞将进展“试验力〞清零。按数字“2〞将进展“变形〞清零。注：只有安装引

　　伸计后，才有必要进展“变形“清零；清零操作也可以在试验中进展，但“试验力〞清零通

　　常应在不受力，即“零载荷〞状态下进展，以保证试验中载荷的基准值；当清零操作后，显

　　示出现与零值较大的偏差时，可以重复清零。如果反复清零仍有较大的数值显示，应停顿进

　　一步的操作，报告教师进展处理。通常，由于系统漂移，显示并不是绝对零值。一般稳定在

　　3．试验速度调整与方向控制如前所述，试验机加载过程是通过活动横梁的移动进展的，即

　　所谓“等位移加载〞。因此，活动横梁移动速度〔单位：mm/min〕的快慢，决定加载速率的

　　大小；而移动方向决定加载方向。“速度〞和“方向〞可以在控制面板上调整。速度调整：

　　按“F3〞键横梁移动速度增加；按“F4〞键横梁移动速度减小。当安装试件前，可以适当提

　　高横梁移动速度至50~200mm/min；试验时横梁移动速度应调整至3mm/min以下。！注意：

　　在试验开场前，必须检查横梁移动速度设定，严禁设定高速度进展试验。加载方向：按▲

　　键时，横梁开场向上移动〔拉伸试验〕；按▼键时，横梁开场向下移动〔压缩试验〕；按■

　　键时，横梁停顿。在试验进展中，可以按F3键或F4键进展速度微调。在试验进展中制止

　　在▲、▼方向键之间直接切换。需要改变方向时，应先按停顿键。试验速度调整与方向控

　　1．按▲键，使横梁向上移动，当上下夹头间的距离大约在25~30cm时，按■键。

　　3．设定横梁速度50~100mm/min，按▼键，向下移动横梁。在距离试件上端1cm左右时按

　　4．设定横梁速度为10mm/min，用手将试件提起使试件夹持段进入上夹头，然后按▼键，

　　5．首先自然旋紧下锁紧把手，然后交替旋紧上、下锁紧把手，直至锁紧把手旋不动时，说

　　6． 试 件预 加 载 。 安装好 试 件后 ， 需 要 进 展 预 加 载 ， 目 的 是 消 除 安装间隙 。 方 法 如 下 ： 设定

　　按 ▲ ， ▼ 键调 整 。 一 般 地 ， “ 试 验 力 〞 符 号 为 “ -〞 时 ， 说 明 试 件受 压缩预 紧 ， 应 按▲ 键；

　　“ 试 验 力 〞 符 号 为 “ +〞 时 ， 说 明 试 件受 拉伸 预 紧 ， 应 按 ▼ 键。 当 试 验 力 绝 对 值 较 小 时 ，

　　按数 字 “ 1〞 键进 展 试 验 力 调 零 。 按▲ 键， 加 载 至5kN 然 后 按 ▼ 键卸 载 至零 ， 反 复 进 展 三

　　引 伸 计 如 图 示 ， 是 一 种 准 确 测 量 试 件变 形 的 装置 。 主 要 参 数 有 ： 标 距 ： 引 伸 计 两 刃 口 间的 距

　　可测量变形量〔5mm〕。灵敏度系数：被测变形量与输出电信号电压值之间的比例系数，为

　　一常数。试验机出厂时配置了引伸计，并已标定了灵敏度系数，作为系统参数存入系统控制

　　器，通常用不需改变。必须要格外注意的是，不同引伸计的灵敏度系数是不同的，也就是说，不

　　！注意：引伸计属于精细器件，使用时应轻拿轻放，安装时，应按操作顺序进展。引伸计

　　4．按控制面板数字“ 2〞键，进展变形调零。在变形测量完毕后，应及时将引伸计摘下。测

　　试验机的控制操作〔横梁移动，横梁速度控制，调零，读数据等〕都可以在控制计算机上进

　　展。此外，控制计算机还可以试验工程管理，录入试验初 始 参数，程序控制试验进程，实 时

　　显 示 试验曲 线 。试验完毕后，可以根 据试样 初 始 参数和 试验数据计算并保 存材 料 参数，可根

　　1．启 动试验机控制程序在系统界 面上，双 击 “ P_Main〞图 标，启 动控制程序，显 示 “ 用户

　　登 录〞界 面。提 示 输入“ 用户 名 〞和 “ 密 码 〞，非 管理员 用户 直 接 点 击 “ 确 定〞进入主 控制

　　单 击 “ 联 机〞按钮 ，控制程序与主 机建 立 联 系。这 时，主 机显 示 屏 显 示 “ PC-CONTROL〞，参

　　数显 示 与控制操作转 移到 控制程序主 界 面上。这 时，“ 联 机〞按钮 变为不可选 ，“ 脱 机〞按

　　钮 变为可选 。如 果 单 击 “ “ 脱 机〞按钮 ，则 恢 复 图 2 界 面，控制重 新 转 移到 主 机控制面板上。

　　2．试验机清 零与参数设 定在图 2 界 面上可以看 到 与主 机控制面板上显 示 屏 一样 的试验参数

　　〔括 号是主 机控制面板上显 示 屏 上的显 示 工程〕：负 荷 〔试验力 ，单 位：N〕； 轴 向 变形〔变

　　形，单 位：mm〕； 位移〔位移，单 位：mm〕； 横梁速度〔速度，单 位：mm/min〕。另 外，还

　　有 “ 横向 变形〞：测量试件的横向 变形〔要求 安装专 用横向 位移传 感 器〕； “ 时间〞：显 示

　　试验时间； “ 力 峰 值〞：自 动保 存试验力 的最 大 值。在“ 负 荷 〞、“ 轴 向 变形〞、“ 位移〞

　　等显 示 工程旁 边 都有 “ 清 零〞按钮 ，在联 机状 态 下，单 击 时能够实现 对 应工程的显 示 清 零工

　　作。横梁移动速度的调整 在界 面右 侧 下方 “ 横梁速度〞调整 栏 ，用鼠 标选 中原 数据，直 接 输

　　入新 的速度值〔mm/min〕单 击 “ 确 定〞即 可。3．试验方 式 确 实 定做 “ 拉 伸试验〞时，单 击

　　界 面右 侧 “ 横梁状 态 〞栏 中的“ 上升 〞按钮 ，该 按钮 变为闪 烁 显 示 ，横梁做 上升 运 动。单 击

　　“ 停 顿 〞按钮 ，“ 上升 〞按钮 停 顿 闪 烁 ，横梁停 顿 运 动。做 “ 压缩 试验〞时，单 击 界 面右 侧

　　“ 横梁状 态 〞栏 中的“ 下降 〞按钮 ，该 按钮 变为闪 烁 显 示 ，横梁做 下降 运 动。单 击 “ 停 顿 〞

　　按钮 ，“ 下降 〞按钮 停 顿 闪 烁 ，横梁停 顿 运 动。！注意：制止 直 接 从 “ 上升 〞状 态 切 换到

　　4．试件参数录入在主界面上单击“ 试样录入〞按钮，弹出如图3 的“ 参数录入〞对话框。

　　其中有“ *〞号的工程为必选。当有“ *〞号的工程输入后，“ 输入试样参数〞栏翻开，可以

　　试样录入工作完成后，检查无误，可单击“ 保存〞，保存试验参数；也可单击“ 取消〞，重

　　新录入。参数保存后，单击“ 关闭〞，返回主界面。5．试验参数录入试验参数录入是为试

　　验机预先指定一工作程序，使其自动完成试验过程。在试验参数录入前，必须联机，并且完

　　成试样参数录入。在主界面上单击“ 参数设置〞按钮，弹出一个选择栏，可以按步骤进展参

　　“ 横梁控制〞：包括横梁速度和方向设置；“ 横梁速度〞输入“ 0.5〞，拉伸试验时选择“ 向

　　上运动〞。此项设置为程序指定默认的横梁运动速度和方向，在试验中可以在主界面上不停

　　“ 引伸计〞：选择“ 使用引伸计〞→ “ 小变形〞→ “ 小变形摘除提示〞。

　　“ 规定变形量：〞输入“ 0.18〞。个人会使用的小变形引伸计仅用于线弹性阶段的变形测量，

　　过大的变形极易损坏 引伸计。因 此，设定此项后，试验中到 达 “ 规定变形量〞设定值时，程

　　序自动给 出提示，要 求 摘除引伸计。对于低 碳 钢 拉伸实 验，规定变形量不应 超 过0.2mm 。

　　此项设置给 出需要 计算 的材 料 参数，根 据试验工程选定。在拉伸试验中需要 计算 “ 弹性模

　　量〞，单击改 选项，选择“ 自动计算 〞；在“ 选择计算 方法 〞栏中选择“ 拟 合 法 〞；在“ 输

　　入自动计算 条 件〞中“ 始点 〞输入“ 40〞，“ 末 点 〞输入“ 50〞。

　　“ 始点 〞和“ 末 点 〞是指引伸计总 测量值的百 分 值，此项的设定关系 到 弹性模 量计算 的精

　　度，因 此，选择线弹性变形曲线的中段计算 。这 是因 为变形曲线中段线性度较 好 ，计算 较 准

　　确 。而 变形曲线初始阶段受 机器 间 隙 的影 响 ，往 往 存在非 线性现 象 〔试验前加 一定的预载荷

　　可以减小这 种 情 况 〕；变形曲线末 阶段，材 料 接 近 屈 服 ，往 往 也会 出现 非 线性。对低 碳 钢 拉

　　伸试验，选择变形曲线%段计算 弹性模 量较 合 理 。单击“ 下一步〞进入图8 的设

　　置界面。此项设置确 定实 验完毕 条 件。通 常 只 选“ 断 裂 百 分 比 〞，选20~30%；“ 最 大负 荷

　　“ 选择传 感 器 〞：取默认值，即 “ 测力 传 感 器 额 定值〞：50，000N 测力 传 感 器 ；“ 小变形

　　额 定值〞：5.00mm 引伸计。此项设置随 机器 所 配 传 感 器 而 定，制止 随 意 改 动！ 单击“ 下一

　　步〞进入图10 的设置界面，取默认值。此项设置绘图坐 标 增 量值，各 项单位 是：负 荷：N；

　　面 上 实 时 显 示 的 。 通 过 主 界 面 左 侧 “选 择 曲 线 〞 下 拉 菜 单 ， 可 以 选 择 “负 荷 -位 移 曲 线 〞 等

　　“试 验 参 数 〞 设 置 完 成 后 ， 选 择 “关 闭 〞 退 回 主 菜 单 ； 也 可 选 择 “上 一 步 〞 修 改 参 数 。 6． 开

　　场 试 验 参 数 设 置 完 毕 ， 仔 细 检 查 无 误 后 ， 可 以 开 场 试 验 。 在 联 机 状 态 下 ， 单 击 “试 验 开 场 〞

　　按 钮 ， 试 验 机 将 按 给 定 的 试 验 方 式 和 速 率 加 载 ， 拉 伸 试 验 时 “上 升 〞 按 钮 闪 烁 ； 压 缩 试 验 时

　　“下 降 〞 按 钮 闪 烁 。 同 时 ， 实 时 的 显 示 给 定 类 型 的 曲 线 。 试 件 断 裂 后 ， 单 击 “试 验 完 毕 〞 按

　　钮 ， 试 验 机 自 动 保 存 试 验 数 据 ， 显 示 设 定 的 材 料 参 数 。 在 试 验 开 场 后 ， 一 般 不 能 中 途 人 为 的

　　通 过 按 “停 顿 〞 或 “试 验 完 毕 〞 按 钮 来 终 止 试 验 ， 否 则 将 不 能 保 存 完 整 的 试 验 数 据 。 在 试

　　验 进 展 中 ， 可 以 随 时 改 变 显 示 曲 线 的 类 型 和 试 验 速 度 。 单 击 主 界 面 左 侧 “选 择 曲 线 〞 下 拉 菜

　　单 ， 选 择 需 要显 示 的 曲 线 ； 试 验 速 度 调整 可 以 在 主 界 面 右下 侧 “横梁速 度 〞 输入栏中 直接输

　　入速 度 值〔mm/min〕， 然后 按 “确定 〞 。 在 低碳钢材 料 拉 伸 试 验 中 ， 线 弹性阶段横梁速 度 设

　　显 示 出材 料 参 数 值， 单 击 右侧 “重算选 项〞 按 钮 ， 可 以 对给 出的 材 料 参 数 值重新进 展 计算；

　　单 击 “试 验 无 效〞 按 钮 ， 将 删除本次试 验 得出的 全部材 料 参 数 。 7． 试 验 数 据 查 看、修 改 、

　　输出单 击 主 界 面 “数 据 管理〞 按 钮 ， 显 示 如图11 界 面 。

　　界 面 左 侧 选 择 拦中 显 示 历次试 验 编号， 单 击 选 中 要分析的 试 验 编号。 单 击 上 面 的 “查 询〞 按

　　钮 ， 可 以 查 看对应 选 定 查 询条件 的 试 验 结果。 单 击 “跟踪〞 按 钮 ， 将 在 试 验 曲 线 上 显 示 一 个

　　跟踪点。 移 动 鼠标， 显 示 曲 线 上 不 同 点的 横纵坐标值。 单 击 界 面 右侧 的 “重算〞 按 钮 ， 可 以

　　选 则 需 要重新计算的 材 料 参 数 。 结合“跟踪〞 功能 ， 可 以 人 为 修 正材 料 参 数 。 另外， “断 裂

　　伸 长率 〞 、“截面 收缩 率 〞 等 参 数 也 需 要在 此输入初值计算。 假设 需 要重新计算弹性模量，

　　首先在 曲 线 显 示 区域单 击 鼠标右键， 在 弹出的 选 择 菜 单 中 选 择 “曲 线 类 型 〞 →选 择 “负 荷 -

　　变 形 曲 线 〞 ， 然后 在 重算中 选 择 “弹性模量E〞 ， 还需 要输入弹性段起点、末点〔可 以 根据

　　显 示 的 曲 线 确定 〕， 最后 单 击 “计算〞 。 假设 显 示 结果不 满意， 可 以 重新计算。 单 击 “报表〞

　　键， 可 以 输出试 验 报告。 单 击 “报表〞 键后 ， 弹出“页面 设 置 〞 界 面 ， 其中 在 “页面 设 置 〞

　　选 项中 〔图12〕， 可 以 对输出试 验 报告的 格式 进 展 设 定 ； 在 “选 择 单 元显 示 工 程 〞 选 项中

　　报表设置完成后，在“页面设置〞界面中单击“报表预览〞，选项。选择“保存〞，保存试

　　验报告；选择“打印〞，在打印机上输出试验报告。单击“关闭〞返回“页面设置〞界面；

　　单击该界面上“关闭〞，返回“数据管理〞界面；单击“关闭〞，返回主界面；单击“关闭〞