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材料试验机的发展状况和趋势

材料试验机的发展状况和趋势

在工业生产的发展过程中,随着新材料的不断出现,迫切需要研制和生产相应的材料试验设备,以及研究材料的试验方法,于是材料试验机应运而生。最初的产品设计很简单,品种也少,当时只有采用机械杠杆、使用砝码施加负荷的原理制成的拉力试验机,用以测定钢铁和其他金属材料的抗拉强度。到十八世纪中叶,材料试验机逐渐有了较大的改进,例如,在加载机构中采用了刀口结构等。十九世纪初,液压技术的发展促进了液压材料试验机的开发与应用。第一台液压材料试验机于1827年制成,采用杠杆原理测量负荷。从这时开始起,才系统地出现了一系列关于材料强度等试验数据资料。

在本世纪五十年代,随着电子技术的发展,出现了电子式材料试验机。由于在材料试验机的控制、测量和记录系统中,广泛采用了电子技术,加上机械结构设计的进步和伺服控制技术的应用,使材料试验机的整体性能得到了很大的提升。现代的电子式静态试验机能兼作拉伸、压缩、弯曲等多种试验,被称为“电子万能试验机"。

从最简单的砝码加载的特点到以数字化技术为特征的模式,材料试验机己有二百多年的发展历史。在计算机应用与测量控制方面,测量装置经历了以单板机为主体、单片机为主体、PC机为主体等几个发展阶段。国际上最具有代表性的试验机除采用了数字化测控技术外,并可附加计算机进行数据监控和数据管理,反映了试验机技术的最新动态。如日本岛津AGS-J系列材料试验机在微处理器系统支持下可以进行常规试验的测控,并具有负荷自动校准、自动应力一应变控制等功能∞3。如果搭配计算机使用,材料试验可在计算机的监控下进行,同时也可发挥计算机的数据处理性能,进行大量的数据处理和输出。

我国在短短的五十多年时间里,从无到有建立了较完备的试验机制造工业,正在努力接近世界先进水平。但受到工业发展水平的限制,作为材料试验机中基础的万能材料试验机,从五十年代开始生产,虽然现在有一些变化,但绝大部分属于低档试验机,仍停留在杠杆摆锤测力系统的水平。产品的可靠性与国外同类产品比较,也具有较明显的差距。

随着国际化的不断深入,试验方法及试验机都需要符合国际标准,材料试验机的设计方法、思想也要能随同技术的不断更新发展而变化,试验机需要向高精度、自动化、智能化、系统化的方向发展。所以,万能试验机等力学性能测试装置的发展趋势主要体现在如下几方面:

1.高精度的横梁速度控制、负荷速率控制(等速应力控制)、应变速率控制(等速应变控制)、精确的控制状态转换以及实时的数据测量与记录,便捷的试验结果的显示和打印输出。

2.近年来,随着新技术的应用,现代测试设备的技术水平也在不断提高,鉴于负荷、变形测量对万能试验机的性能指标有很大的影响,因此,国内外在不断改进试验机机械结构和加载系统的同时,都致力于研制性能稳定、反应灵敏和精度高的负荷变形测量装置。

3.基于微处理器、DSP技术的控制器开始应用到电子万能试验机和液压万能试验机中,用来实现复杂的实时控制和数据处理。在微型计算机被广泛的用于试验机的同时,试验软件也得到了快速发展,并在不断改版升级和完善。大部分材料试验机也由基于PC机或者工控机系统向独立式测控系统发展,采用的总线方式由以前的ISA总线、PCI总线向USB总线发展。

4.强化智能控制技术和可靠性技术的应用。当今,力学性能测试方法的实现及测量控制系统的可调试性和可操作性,越来越受到重视。包括测控系统在内的整个系统的可靠性、安全性、可维护性在产品设计中投入的比例越来越大,因为这些技术的应用不仅标志着一个产品的技术水平,更重要的是在有效提高产品质量的同时带来服务成本的明显下降。

5.随着计算机技术和网络通信技术的发展,测控系统将会成为一个以PC机和工作站为基础,以虚拟仪器和网络化测控技术为主的现代化开放式的。虚拟仪器技术将仪器、仪表和计算机融为一体,通过网络技术将虚拟仪器接入Internet,可以极大地提高了测控水平和效率。利用虚拟仪器技术可以将万能试验机试验现场的测试数据在远端监测室进行实时监测,进行远程数据传输,以满足不同地域对试验过程的实时监控,能很好地解决资源共享问题。

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