【正文】 線，與 srad1801 ?? 的垂直線相交，便得系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益為 dBK 28log20 ? ，則 ?K 。 為了確定放大器的增益值 iK ，須先求出系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)增益 K 。 由上述具體傳遞函數(shù)代入可得材料試驗(yàn)機(jī)的方框圖，如下圖 u iu eu fK iΔ if= Δ i d = 3 0. 5 %125302530222???ss?????125 34 125 34 1118 01 4 422227sssss( )))((6105?Q L F L圖 材料試驗(yàn)機(jī)力控制回路方框圖 繪制波特圖并分析 由圖 可繪制系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)波特 圖，見(jiàn)圖 ，圖 。三個(gè)傳感器均被集成在 ISA 總線全數(shù)字控制器內(nèi)，因?yàn)槿齻€(gè)傳感器對(duì)系統(tǒng)的可靠性、精確性非常重要，因此必須選擇性能優(yōu)越的傳感器。 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)。取 MPapL 11? 。 液壓缸的工作面積按負(fù)載力和負(fù)載壓力確定。動(dòng)力元件參數(shù)選擇包括系統(tǒng)的供油壓力 sp ，液壓執(zhí)行元件的主要規(guī)格尺寸，即液壓缸的有效面積 pA ，伺服閥的最大空載流量 omQ 。 4mm 12Hz 177。 力控精度（ %）： 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。力傳感器檢測(cè)實(shí)際作用力，發(fā)出電信號(hào)經(jīng)反饋放大器放大后與信號(hào)源給定的電信號(hào)相比較，如果活塞加到試驗(yàn)件上的作用力等于給定值，則兩個(gè)電信號(hào)差值為零，否則經(jīng)放14 大器放大后的差值通過(guò)伺服閥將去糾正活塞的作用 力，直到活塞作用力， 即試驗(yàn)件所受力等于給定值為止 。 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。 圖 液壓控制系統(tǒng)的壓差閥 材料試驗(yàn)機(jī)的電氣控制系統(tǒng) 13 . ISA 總線全數(shù)字控制器 試驗(yàn)機(jī)控制器是試驗(yàn)機(jī)和計(jì)算機(jī)通信的重要部件，目前國(guó)內(nèi)許多試驗(yàn)機(jī)生產(chǎn)廠家仍然采用模擬旋轉(zhuǎn)電位計(jì)手動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)和增益調(diào)整，并且大部分只做到4 檔量程衰減倍率，由于每個(gè)通道的每個(gè)量程都要進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整和增益調(diào)整，這使得控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不便，可靠性及測(cè)量精度都很難保證，無(wú)法實(shí)現(xiàn)各通道量程自動(dòng)平滑切換，不能支持多傳感器系統(tǒng)。考慮到試驗(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)。電液 伺服閥 液壓控制系統(tǒng)主要由 伺服 閥、液壓缸、油泵、電機(jī)等液壓元件組成，完成的功能是控制試樣的央緊和根據(jù)控制信 號(hào)對(duì)試樣進(jìn)行加載。 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)。 10 第二章 材料試驗(yàn)機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 材料試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 電液伺服 試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)采用以工控機(jī)為核心控制器， 以壓力傳感器、引伸計(jì)、位移傳感器、信號(hào)放大器、信號(hào)調(diào)理器、 DA/ 為輔助外圍電路組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以 D／ A、控制放大器、 伺服閥閥、數(shù)字驅(qū)動(dòng)器 等組成信號(hào)輸出控制系統(tǒng)，用戶通過(guò)人機(jī)界面、打印報(bào)表、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等實(shí)現(xiàn)與工控機(jī)的人機(jī)交互，利用工控機(jī)的高速計(jì)算能力實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)處理，其電液 伺服 控制液壓材料試驗(yàn)機(jī)的主機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖 。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)。過(guò) E 點(diǎn)作力軸的平行線 EA 交曲線于 A 點(diǎn)， A 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的力 tF 為所測(cè)定總伸長(zhǎng)應(yīng)力的力，則規(guī)定總伸長(zhǎng)應(yīng)力為 0SFtt ?? 。如此重復(fù)，直到最后一次得到的交點(diǎn)與前一次重合。此時(shí)取 1A 點(diǎn)的力 ，分別確定力為 和 0 pF 的 2B 和 2D 兩點(diǎn)。如 1A 和 0A 重合，則 為規(guī)定非比例伸長(zhǎng)率為 ％時(shí)的力。如圖 所示，以獲取 為例，在曲線上估取一 點(diǎn) 0A 為規(guī)定非比例伸長(zhǎng)率等于 ％時(shí)的力 ，在曲線上分別確定力為 0 pF 和0 pF 的 1B 和 1D 兩點(diǎn)，并進(jìn)行連接。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。現(xiàn)將幾個(gè)力學(xué)性能參數(shù)的測(cè)定方法簡(jiǎn)述如下。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。 表 應(yīng)力速率表 測(cè)定下屈服點(diǎn)時(shí)，平行長(zhǎng)度內(nèi)的應(yīng)變速率應(yīng)在 0． 00025～ 0． 0025mm／ s之間，應(yīng)盡可能保持恒定。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? )。 工程上通常按延伸率 ? 的大小將材料進(jìn)行分類， %5?? 的材料稱為塑性材料，如低碳剛等：而將 %5?? 的材料稱為脆性材料，如混凝士等。 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