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扭转试验装备的技能优化
  夹紧装置部分为避免实验过程中试件出现松动现象导致结果产生偏差,所以加入一个夹紧装置,这个夹紧装置安装在试验机底座上,在实验过程中将试件穿过夹紧装置并固定,可以实现降低实验误差的目的。数据处理部分扭转实验可以将扭矩、扭角实时通过串口传送到实验机并将数据输出到测量界面上。本文在原有程序中增加拉力测量值的显示界面,并将拉力传感器的测量数据按同样的方式传送到实验界面中。同时在数据处理部分增加扭转过程中施加恒定拉力的计算结果,最后以图形的方式显示在测量界面中。

  串口通讯部分拉力传感器通过串口将所测数值实时传送到计算机,通过软件编程将数据进行分析,从而按实验要求返回给试验机相应的指令,使其正常运行。试样设计主要考虑了以下几点:(1)试样试验部分应该符合拉伸、扭转的标准要求;(2)考虑试验机的量程,设计试样的整体尺寸大小;(3)考虑到试验过程中两种载荷施加的方式,分别设计了试样端头夹持部分和夹头的形状,以便更简便有效的进行试验。

  实验方案在室温下,分别对三种不同材料16MnR、Q235、304不锈钢进行试验,试验过程中扭矩和拉力载荷的施加方式为:扭矩以0.5mm/min的速度施加,扭矩的大小通过扭矩传感器获得;轴力在每一次试验过程中是保持恒定载荷,可以通过多次试验,获得不同恒定拉力和扭矩二向载荷作用下材料的应力应变关系。每种材料进行了5-7次试验,实验时首先施加轴向拉伸载荷,在保持轴力不变的条件下,逐步施加扭转载荷。每次试验施加的轴向拉力分别为40MPa、80MPa、120MPa、160MPa、200MPa、240MPa、280MPa,同步施加扭矩载荷,最终可以得到不同拉力载荷作用下的扭矩-扭转角曲线。

  扭矩以0.5mm/min的速率施加;拉力是恒定值,通过伺服电机施加并实时保载,整个试验过程是由计算机程序控制,最终以扭矩-扭转角等各种曲线或者数值的形式输出结果。实验结果采用拉扭联合作用来表征塑性应力应变关系,只要在拉力扭转试验机上调整外力即可得到不同的加载路径。本实验采用的加载路径为:施加扭转载荷,得到不同拉力载荷作用下的扭矩-扭转角曲线。

  结论(1)通过软硬件的改造,成功的将螺栓拉扭试验机升级为微机控制可控载荷比例的试验机,实现了试验机的技术升级。(2)利用该装置可得到不同拉力下材料的扭矩-扭角曲线,实现多种二向应力状态组合的实验功能,为研究材料在塑性状态下的力学行为提供了实验基础。(3)该方法对同类产品具有推广意义。

2012-12-8  
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