国外材料试验机的发展对国内的影响
国外第一台试验机诞生在200多年前的法国,当时只有采用根据杠杆和法码加载原理制成的拉力试验机。经过几个世纪的发展,特别是进入上世纪七十年代,随着电子与信息技术的发展,试验机的面貌发生了很大的变化,出现了电子万能材料试验机。总体来说,国外电子万能材料试验机的发展经历了四个阶段:电子管与晶体管阶段、集成电路模拟阶段、数字阶段和计算机阶段。
国外试验机研究一般是以企业为中心展开的,如英斯特朗公司、日本岛津制造、德国申克公司、美国的MTS等公司,这些公司通过自己多年的研究,开发出具有自身特色的试验机产品。目前美国英斯特朗公司和日本岛津公司生产的电子万能材料试验机代表了电子力能材料试验机的先进水平。
材料试验机技术的发展是随着电子技术和计算机技术的发展而发展的,电子技术和计算机技术的发展必然带来试验机技术的更新。目前国内外生产的电子万能材料试验机一般采用的是控制伺服电机的运转,经减速器减速后驱动丝杠转动,然后带动横梁运动,从而对装在横梁与底座之间的试样施加作用力,可以控制横梁移动的速度、加载速率和应变率。其中后两项指标则是现代材料测试所要的,也是机械式、液压式和旧式的电子万能材料试验机所不具备的两种非常重要的测试功能。电子万能材料试验机调速范围广,精度高,但由于伺服电机容量的限制,一般的电子万能材料试验机多在较小的负载下工作。先进的设备无疑是取得各项科研成果的有力保障,所以先进的试验设备对国民经济建设和科学技术的发展起到至关重要的作用。目前,试验机用户需求正向产品技术含量高、适用范围广的方向发展、大型化、动态化、个性化已称为试验机产品抢占市场的有力卖点。
而中国试验机制造行业的发展起步比较晚,产生于20世纪50年代,经过60多年的努力,我国材料试验机的制造从无到有,从静态到动态,已经初具规模,有效的促进了国民经济和国防建设的发展。我国材料试验机的发展阶段主要是由五十年代主要从国外引进,六十年代仿制为主,七十年代定型并大量生产,八十年代有了新产品的研发,改革开放以后吸收国外一些先进技术进行幵发。在九十年代以前,国内试验机企业以国营企业为主,如长春试验机制造厂、济南试验机厂等,九十年代以后,由于我国实行了市场经济,民营企业逐渐登上了试验机制造行业的舞台,如江都区昌隆试验机械厂等,民营企业的发展对试验机制造业的繁荣和发展起到了重要作用。
20世纪50年代生产的材料试验机主要是机械式试验机,例如机械式拉力试验机、机械万能材料试验机、塑料拉力机、橡胶拉力机、安全带万能试验机等。机械式材料试验机一般具有足够的精度和稳定性,可以实现无极调速。但加载能力不大,调整和控制加载速率比较困难。
20世纪60年代,出现了液压式试验机,如液压拉力试验机和液压万能材料试验机。由于采用了液压系统施加载荷,因此加载能力较高、加载平稳、加载测量范围宽、容易实现双向和三向加载。同时还增加了一些新装置,如定速加载装置、应力、应变自动记录装置等。因此液压式试验机比机械式试验机在性能上有了很大提高。
20世纪70年代,由于橡胶和塑料等高分子材料的不断发展,非金属材料试验机逐渐发展起来。同时随着电子技术的采用,出现了电子式材料试验机。这类试验机是将电子技术应用于加载系统和变形测量系统,对加载量和变形量进行精确的测量、控制和记录,对实验结果进行数据处理和曲线显示。对加载和变形的控制,既可以釆用电子线路控制,也可以采用计算机控制来实现。这类材料试验机测量精度高,加载范围宽,操作方便,但价格昂贵。
1985年长春试验机研究所试制的200t电一液伺服试验机,是中国第一台机电一体化、低应变率、大吨位电一液伺服试验机。该试验机采用电子计算机控制的电一液伺服系统,可以实现对载荷、变形和位移的控制,同时可以进行数据采集、数据处理、绘图等功能。
特别是电子万能材料试验机的发展十分迅速,其发展方向主要有以下几方面:
1、可以实现稳定的恒加载速率和稳定的恒变形速率。因为加载速率的变化对材料力学性能有重大影响,为了测试在静载荷条件下的力学性能就必须要求加载速率满足特定要求而且恒定。稳定的恒变形速率,这一点传统试验机是无法实现的,而微机控制的电控试验机可以通过反馈自控系统使得加载速率稳定在预设值。
2、高精度的横梁速度控制、加载速率、应变率、精确的控制状态转换,以及实时地进行测量、记录,便捷的试验结果显示和打印输出。
3、万能试验机上带有各种自动控制和自动测量装置,大部分釆用微型组件形式,可以随意增加以扩大试验机的使用范围和功用。
4、鉴于应力、应变测量对万能试验机的性能指标有很大的影响,因此国外在不断改进万能试验机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应力应变测量装置。目前正在大力发展的是应变片式负荷传感器,差动变压式引伸计。
5、PC机和微处理器己幵始应用到万能试验机中,用来实现复杂的实时控制和数据处理。试验机系统也由基于PC机或者工控机系统向独立式测试系统发展,釆用的总线方式由以前的ISA总线、PCI总线向USB总线发展。控制测量系统趋于与主机分离设置,为使试验准确可靠并便于操作,广泛使用气压传动和液压夹紧装置。
6、试样的加工、处理、搬运、安装等过程的自动化;试验结果记录过程自动化;试验结束时保护应变计等装置免受冲击和试验机自动停机等试验安全保护。试验数据处理过程的自动化,以便从测出的试验数据中迅速得到有用的推导值,从而迅速进行控制反馈。
7、随着现代控制理论的不断发展和完善,新的控制理论将不断的应用到电子万能材料试验机的控制系统上来,以提高试验机性能。例如神经网络控制、模糊控制和最优控制理论等。并且可以集材料的测试和分析于一体,可以实时的在线分析试样在不同状态下的内部结构和应力分布,同时利用网络技术进行在线学习。更多咨询请致电1*3*9*9*5*7*5*4*9*0*9刘小姐真诚为您服务