電子萬能試驗機是集機械、電子、計算機技術于一體的精密測試設備,其系統構成與工作原理如下:
系統構成
主機結構
采用門式雙空間框架設計,由上橫梁、活動橫梁、工作臺、立柱及滾珠絲杠副構成。立柱提供剛性支撐,滾珠絲杠副將伺服電機的旋轉運動轉化為活動橫梁的直線運動,實現試樣的加載。夾持系統(拉伸夾頭、壓縮/彎曲試驗臺)固定試樣,確保試驗過程中試樣與加載軸線對齊。
動力與傳動系統
以交流伺服電機為核心,通過減速器、同步帶輪驅動滾珠絲杠副,實現無級調速(0.05~500mm/min)。伺服系統具備高響應速度與精度,確保加載過程的穩定性。
測量與控制系統
力測量:采用高精度應變式負荷傳感器,量程覆蓋5kN至1000kN,精度優于±1%,實時監測試驗力并轉換為電信號。
位移測量:光電編碼器安裝在絲杠端部,通過脈沖計數實現位移閉環控制,分辨率達0.01mm。
變形測量:引伸計夾持在試樣標距段,測量軸向變形,精度±0.5%。
控制系統:以工業計算機或PLC為核心,集成位移、力、變形三閉環控制算法,支持恒速率加載(CRL)、恒應力速率(CSR)等模式。
軟件與數據處理系統
基于Windows平臺的專用軟件實現試驗參數設置、曲線實時顯示、數據自動處理(如彈性模量、屈服強度計算)及報告生成。支持多曲線疊加、局部放大、數據導出至Excel等功能。
工作原理
試驗準備
安裝試樣并調整夾具位置,設置試驗參數(如加載速度、目標力值)。軟件初始化后,伺服電機驅動活動橫梁移動至初始位置。
加載過程
控制系統根據預設模式(如位移控制)輸出指令,伺服電機驅動滾珠絲杠副帶動活動橫梁運動,對試樣施加拉伸、壓縮或彎曲力。負荷傳感器與位移編碼器實時反饋信號,形成閉環控制,確保加載精度。
數據采集與處理
試驗過程中,軟件同步采集力、位移、變形數據,繪制應力-應變曲線。試樣斷裂或達到預設條件時,系統自動停機并保存數據。
結果輸出
軟件自動計算抗拉強度、屈服點等參數,生成符合ISO、ASTM等標準的試驗報告,支持打印或電子傳輸。
技術優勢
高精度:三閉環控制與高分辨率傳感器確保試驗數據準確性。
多功能性:支持拉伸、壓縮、彎曲、剪切等多種試驗模式,適配金屬、非金屬及復合材料。
自動化:從參數設置到報告生成全流程自動化,提升效率。
安全性:集成過載保護、限位保護等機制,防止設備損壞。
電子萬能試驗機通過機電一體化設計與智能控制技術,為材料力學性能測試提供了高效、精準的解決方案,廣泛應用于航空航天、汽車制造、科研院所等領域。