【正文】 特圖并分析 由圖 可繪制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)波特 圖，見(jiàn)圖 ，圖 。 代入具體數(shù)值得 16 smxAQ pmpLm 333 101 9 1 8 ?? ???????? ?? 因此得伺服閥的規(guī)格 m i n1 9 0101 7 33 Lsmpp pLssLmom ????? ? 選 用 額 定 電 流 為 mAIn 40? , MPaps 21? 時(shí) 的 空 載 流 量 為)(m in200 33 smL ??的 QDY3G200 型 號(hào) 的 電 液 伺 服 閥 ， 閥)(103 310 PasmK c ??? ? 傳感器的選擇 試驗(yàn)機(jī)控制系統(tǒng)反饋三個(gè)變量：試驗(yàn)力、試樣變形和活塞位移 ，分別通過(guò)壓力傳感器、引伸計(jì)和光電編碼器進(jìn)行檢測(cè)。 液壓缸的工作面積按負(fù)載力和負(fù)載壓力確定。 4mm 12Hz 177。其中，有效采用、保留了液壓控制系統(tǒng)采用壓差閥，使 伺服 閥的流量輸出基本不受負(fù)載變化的影響，提高了控制的精確性。 伺服閥控制放大器接口數(shù)字脈沖接口負(fù)載壓力傳感器引伸計(jì)或其他橋式傳感器按鈕，換向閥等光電編碼器201600 0 倍數(shù)字程控儀表放大器光電隔離數(shù)字量接口201600 0 倍數(shù)字程控儀表放大器隔離及判向電路計(jì)算器子系統(tǒng)12/16位AD采集子系統(tǒng)DA調(diào)零子系統(tǒng)IS A 總線接口及 I/ O接口 圖 ISA 總線全數(shù)字 控制器框圖 對(duì)于工業(yè)控制和采集系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， ISA(Industry Standard Architecture)總線是一個(gè)比較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)現(xiàn)方案， ISA 總線的 8MHz 主頻也能滿足大部分機(jī)電控制要求，該材料試驗(yàn)機(jī)控制器直接使用工控機(jī)的主板系統(tǒng)總線 ISA，共用直流穩(wěn)壓電源，做到單卡控制系統(tǒng) (SOC： System On Card)，控制器的核心由工控機(jī)擔(dān)任，把材料試驗(yàn)機(jī)控制器所需的外圍硬件系統(tǒng)，如信號(hào)放大、數(shù)字調(diào)零、數(shù)字增益調(diào)整、標(biāo)定、 AD、 DA 及開(kāi)關(guān)量輸入輸出等設(shè)計(jì)成主板的系統(tǒng)總線形式 ，全部集成在一塊 ISA 插卡板上，省去了控制器和計(jì)算機(jī)之間的連線，提高了可靠性，充分利用工控機(jī)的豐富資源及強(qiáng)大的運(yùn)算能力，組成功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)靈活的材料試驗(yàn)機(jī)控制器?？紤]到試驗(yàn)機(jī)的工作特點(diǎn)是斷續(xù)工作，試驗(yàn)力的一般使用范圍是 %80%20 ? ，因此大部分時(shí)間工作在卸荷狀態(tài)，并且要求試驗(yàn)過(guò)程平穩(wěn)、可靠，綜合考慮，采用帶有壓差補(bǔ)償?shù)呢?fù)載適應(yīng)型液壓控制系統(tǒng)。 11 ． 試樣夾持系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 在金屬拉伸試驗(yàn)過(guò)程中，為了避免由于鉗口滑移而影響控制效果，需采用配套單獨(dú)油源的試樣夾持系統(tǒng)，如圖 ，通過(guò)調(diào)整油源的系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)夾緊 力的大小，保證了試樣拉斷時(shí)不至于因?yàn)榉礇_力的存在導(dǎo)致夾頭自動(dòng)松開(kāi) ，破壞夾持在試樣 上的引伸計(jì)。通?？捎脠D示法，如圖 、 所示，在 力 F 一伸長(zhǎng) X 曲線上，確定屈服平臺(tái)恒定的力 SF 、上屈服點(diǎn) SUF 和下屈服點(diǎn) SLF ，則屈服點(diǎn)、上屈服點(diǎn)、下屈服點(diǎn)的相應(yīng)應(yīng)力分別按以下公式來(lái)計(jì)算 圖 屈服平臺(tái)恒定的力一伸長(zhǎng)曲線 圖 典型力一伸長(zhǎng)曲線 9 (屈服點(diǎn) )、 0SFsUsU ?? （ 上屈服點(diǎn) ） 、 0SFsLsL?? (下屈服點(diǎn) ) 本章小結(jié) 在介紹材料力學(xué)性能的基本概念基礎(chǔ)上，以低碳鋼拉伸試驗(yàn)的 應(yīng)力 ? 應(yīng)變? 曲線為例，詳細(xì)分析了材料被拉伸時(shí)表現(xiàn)出的典型力學(xué)特性，它是定量分析材料試驗(yàn)曲線的理論依據(jù)。如此重復(fù)，直到最后一次得到的交點(diǎn)與前一次重合。如 1A 和 0A 重合，則 為規(guī)定非比例伸長(zhǎng)率為 ％時(shí)的力。過(guò) C 點(diǎn)作彈性直線段的平行線 CA 交曲線于 A 點(diǎn)， A 點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的8 力 pF 即為所測(cè)規(guī)定非比例伸長(zhǎng)力，則規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力為0SFpp ?? ， 0S 為試樣原始橫截面積。但彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力速率不能超過(guò)表 中所允許的最大速率。以常見(jiàn)的會(huì)屬拉伸試驗(yàn)為例，首先定義幾個(gè)重要的力學(xué)性能參數(shù)如下： 規(guī) 定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力 ( p? )，試樣標(biāo)距部分的非比例伸長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力，表示此應(yīng)力的符號(hào)附以腳注說(shuō)明，例如 ? ：，表示規(guī)定非比例伸長(zhǎng)率為 ％時(shí)的應(yīng)力；規(guī)定總伸長(zhǎng)應(yīng)力 ( t? )，試樣標(biāo)距部分的總伸長(zhǎng) (彈性伸長(zhǎng)加塑性伸長(zhǎng) )達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力；規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力 ( r? )，試樣卸除拉伸力后，其標(biāo)距部分的殘余伸長(zhǎng)達(dá)到規(guī)定的原始 標(biāo)距百分比時(shí)的應(yīng)力；屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率 ( s? )，試樣從屈服開(kāi)始至屈服階段結(jié)束之間標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始7 標(biāo)距的百分比；最大力下的伸長(zhǎng)率，試樣拉到最大力時(shí)標(biāo)距的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距的百分比，分總伸長(zhǎng)率 ( gt? )和非比例伸長(zhǎng)率 ( t? )。 試件斷裂后，變形中的彈性變形 (如圖 中的 1OG 段 )消失，而塑性變形 (如圖 中的 OG 段 )保留下來(lái)，為了確定塑性變形的程度，引入 %1001 ??? l ll? 式中： l 是試件原始標(biāo)距長(zhǎng)度， 1l 為斷后對(duì)接得到的試件標(biāo)距長(zhǎng)度。 當(dāng)材料應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限 b? 時(shí)，在試件某處其橫向尺寸顯著縮小，形成細(xì)頸，此現(xiàn)象稱為“頸縮”。下屈服點(diǎn) sL? 是材料重要的強(qiáng)度指標(biāo)，因?yàn)楫?dāng)應(yīng)力達(dá)到它所對(duì)應(yīng)的值時(shí)，材料就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，因此也稱之為屈服極限。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到 A 點(diǎn)時(shí)，材料開(kāi)始非比例伸長(zhǎng)，稱 A 點(diǎn)為比例極限或彈性極限，以 e? 表示，若在此點(diǎn)卸載拉力，試樣便停 止變形。 拉伸試驗(yàn)的負(fù)載分析 以低碳鋼拉伸試驗(yàn)得到的應(yīng)力 ? — 應(yīng)變 ? 曲線為例如圖 所示，分析材料拉伸時(shí)所表現(xiàn)出的力學(xué)性質(zhì)。 新型的材料試驗(yàn)機(jī)還應(yīng)具有極高的測(cè)量精度，試驗(yàn)機(jī)是一種大型儀器儀表設(shè)備，它的測(cè)量結(jié)果作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)控制的主要依據(jù)，因此對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性都提出了越來(lái)越高的要求。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展 材料試驗(yàn)機(jī)是典型的非線性、微小流量系統(tǒng)，材料試驗(yàn)機(jī)液壓系統(tǒng)與一般液壓系統(tǒng)工況不同，其主要工作在微小流量領(lǐng)域，一般最大系統(tǒng)流量?jī)H為 L ，正常工作流量主要在幾十毫升至幾百毫升之間，此時(shí)，油缸活塞摩擦力的大小、油泵的流量、系統(tǒng)的油液泄漏等因素，將對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，系統(tǒng)存在著嚴(yán)重的非線性。由于這些試驗(yàn)機(jī)的量程小，價(jià)格昂貴，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。電控系統(tǒng)有 MTS TEST STAR試驗(yàn)系統(tǒng)和 MTS TEST LINK 試驗(yàn)系統(tǒng)， TEST STAR 計(jì)算機(jī)參與控制， P、 I、 D參數(shù)給定， TEST LINK 可以連接計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，但在非線性區(qū)沒(méi)有良好的控制能力，控制方式平滑切換裝置不夠理想。日本島津公司生產(chǎn)的 UDH 系列試驗(yàn)機(jī)，如圖 所示。這類試驗(yàn)機(jī)只在測(cè)力系統(tǒng)和數(shù) 據(jù)顯示方面作了改進(jìn)，大多以單片機(jī)作為數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，在長(zhǎng)期可靠性方面存在不少問(wèn)題，在控制系統(tǒng)方面存在不少缺陷，無(wú)法實(shí)現(xiàn)等速控制。它采用 手動(dòng)控制系統(tǒng)，主要特點(diǎn)是手動(dòng)加載、卸載，擺錘測(cè)力、度盤(pán)顯示，如圖 所示。 20 世紀(jì) 80 年代末，濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠和日本島津公司合資生產(chǎn)了 WAW500 型試驗(yàn)機(jī)。 針對(duì)電液伺服控制中存在的各種問(wèn)題，電液比例控制技術(shù)被應(yīng)用于材料試驗(yàn)機(jī)。 全套圖紙，加 153893706 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展 材料試驗(yàn)機(jī)是一種施力裝置或者力控制系統(tǒng)。第一，針對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中，負(fù)載剛度變化，怎樣找到科學(xué)合理的解決辦法，在能得到負(fù)載力學(xué)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，確?？刂葡到y(tǒng)的精確性；第二，針對(duì)不同的試驗(yàn)對(duì)象以及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，研制能夠自動(dòng)控制完成試驗(yàn)過(guò)程，并具有良好人機(jī)界面的試驗(yàn)機(jī)；第三，控制系統(tǒng)中的問(wèn)題，比如電液比例控制系統(tǒng)的不 確定性，它的系統(tǒng)參數(shù)具有高維、時(shí)變、模糊、非線性等特點(diǎn)，試驗(yàn)機(jī)本身要滿足控制多項(xiàng)性能指標(biāo)的苛刻要求。然而，目前的材料試驗(yàn)機(jī)發(fā)展不完善，還存在各種問(wèn)題。 論文針對(duì)目前試驗(yàn)機(jī)存在的各種問(wèn)題，以電液比例控制液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)為對(duì)象，進(jìn)行了深入探討和研究。 最初的自動(dòng)控制液壓材料試驗(yàn)機(jī)采用電液伺服閥構(gòu)成控制系統(tǒng) ，這類試驗(yàn)機(jī)采用大流量的伺服閥系統(tǒng)，其功率消耗大、裝備復(fù)雜、費(fèi)用昂貴，此外，抗污染2 能力差，傳動(dòng)液壓油受到污染后系統(tǒng)將不能正常工作。 隨著電液伺服技術(shù)、電液比例技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠商都積極研發(fā)具有恒加載速率、恒應(yīng)變速率、恒位移 速率控制特點(diǎn)的試驗(yàn)機(jī)。如國(guó)內(nèi)各試驗(yàn)機(jī)廠生產(chǎn)的 WE 系列萬(wàn)能機(jī)、 YA系列壓力機(jī)。 圖 手動(dòng)式液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) 圖 數(shù)顯式液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī) 為了提高測(cè)量精度，消除擺錘對(duì)測(cè)量精度的影響，一些試驗(yàn)機(jī)廠家以電子測(cè)3 力代替杠桿擺錘測(cè)力，如圖 所示。 國(guó)外著名的試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠商主要有四個(gè)：美國(guó)的 MTS 公司，英國(guó)的INSTRON，德國(guó)的申克公司和日本的島