1、试件原始参数的测量
梁四点弯曲正应力电测实验是典型的验证性试验,实验中不仅需要准确地测量梁所受的荷载及不同高度的应变,同时,为控制加载及试验完成后进行实验误差分析,实验前准确计算出梁不同高度应变的理论值,也是试验的重要组成部分。在实验程中需要测量的原始参数有:梁的截面高度 h ,宽度 b ,支座跨距 l 、分配梁支座跨距 a 以及各应变片距梁中性轴的距离。在实验程中需要已知的原始参数有:材料的弹性模量 E 、电阻应变片的灵敏度系数 K 、阻值 R 、导线电阻等。
2、 试件装夹
(1)调定系统的工作压力
打开“压力调节手轮”,关闭“进油手轮”“油泵启动”“拉伸下行”打开进手轮至正常工作位置,油缸活塞杆下行至最低位置,此时压力表指示的压力就是系统工作时的最大压力,通过调整“压力控制手轮”的位置调节系统工作压力至要求值,梁纯弯正应力电测试验时,系统的工作压力设定为 2MPa 。关闭“进油手轮”、“油泵停止”、“拉压停止”。
(2)安装试件
第一步,将短转换杆安装到油缸活塞杆的螺孔内,并调整转换杆上圆孔的位置,使圆孔正对试验机前方,调整时,控制油缸上行或下行,将圆柱销穿在短转换杆内,控制油缸上行或下行,调整圆孔的方向。
第二步,将弯扭转接套安装到短转换杆上,并通过保险销轴连接。销轴采用由后至前的安装的方式,以利于实验中观察保险销轴在转接套长槽孔中的位置。加载时保险销轴可在弯扭转接套的长槽孔内上下滑动。下弯时,通过销轴传力,上弯时,短转换杆直接推动弯扭转接套。
第三步,将分配梁组合体平放到弯扭转接套联接开口内。
第四步,将试验梁通过销轴联接到弯曲支座上,并调整实验梁基本在正中位置。
第五步,手提分配梁组合体,安装四个分配销轴。
第六步,关闭“进油手轮” , 选择“油泵起动”、“压缩上行”,打开“进油手轮”控制油缸上行至合适位置,关闭“进油手轮”,安装加载大销轴。调整油缸活塞杆位置使保险销轴处于弯扭加载套的中间部位,此时试件处于非受力状态,关闭“进油手轮”、“油泵停止”、“拉压停止”。
3 连接测试线路
按要求联接测试线路,一般第一通道测拉、压力,连接到试验机的拉、压力传感器接口上。其余通道选择测应变,采用共用补偿片的 1/4 桥方式,如图 5.4 所示,应变的测试采用双片串联的方式。首先用短路线将相同梁高的两片应变片串连起来,包括补偿应变片,联接采用快速插头联接的方式,然后,将被测应变片依次连接到测 试通道中,联接时注意应变片的位置与测试通道的对应关系,依次接入梁顶部应变片、梁上部 h/4 处的应变片,中性层处的应变片,梁下部 h/4 处的应变片,梁底应变片,梁顶部离开跨中一定距离的应变片,梁底部离开跨中一定距离的应变片等。
4 设置数据采集环境
(1) 进入测试环境
首先检测仪器。检测到仪器后,系统将自动给出上一次实验的测试环境。或通过文件 - 引入项目,引入所需要的采集环境。
(2) 设置测试参数
测试参数是联系被测物理量与实测电信号的纽带,设置正确合理的测试参数是得到正确数据的前提。测试参数由系统参数、通道参数及窗口参数三部分组成。其中,系统参数包括测试方式、采样频率、报警参数、实时压缩时间及工程单位等;通道参数反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系,由测量内容、转换因子及满度值等组成;窗口是指为了在实验中显示及实验完成后分析数据而设置的曲线窗口,曲线分为实时曲线及 X-Y 函数曲线两种。
第一项、系统参数
采样方式:采样频率一般选择“ 20-100Hz ”,“拉压测试”,需要特别注意的是,纯弯梁实验是一个非破坏性试验,我们需要通过设置报警通道来保护试件。试验时,当时测数据达到报警设定值时,油缸就会按照指定的要求反向运行或停止运行,报警通道一般设置为测力通道,报警值由试验预估最大荷载确定,例如,当控制弯梁最大应变为 800 με时,所加的拉、压力应小于 12KN ,此时,设置设置报警参数上、下限为± 12KN 时,就可以保证量最大应变不超过 800 με,以保证试件的安全。
第二项、通道参数
通道选择测量油缸活塞杆的拉压力,同拉压试验一样设置相应的修正系数。其余通道选择应力应变的测量方式,需要输入桥路类型 - 选择“方式一”,选择“方式一”时需要选择:应变计电阻、导线电阻、灵敏度系数、工程单位。
第三项、窗口参数
可以开设三个数据窗口,测量油缸活塞杆的拉压力与中性层应变的窗口、纯弯段中间不同梁高的应变窗口、纯弯段内不同位置最大应变窗口。并设定好窗口的其它参数如坐标等。
(3) 数据预采集,验证报警参数
1) 数据预采集
确定采集设备各通道显示的满度值是否与通道参数的设定值相一致后,选择“控制” - “平衡” - “清零” - “启动采样”,输入相应的文件名,选择好存储目录以后便进入了相应的采集环境。此时从实时曲线窗口内便可以读到相应的零点数据,证明采集环境能正常工作。
2) 验证报警参数
关闭“进油手轮”,选择“拉压自控”,“拉压下行”打开“进油手轮”,控制加载速度,缓慢加载,注意观察保险销的位置,至上限报警值时油缸活塞杆自动反向向上运行,同样,当向上加载至下限报警值时,油缸活塞杆自动向下运行,证明报警功能可用。
并同时验证在该报警值下的应变值。若报警值不满足要求,可适时修改至合适值。验证完成后,观察保险销轴的位置,当保险销轴处于弯扭加载套的中间位置时,关闭进油手轮,停止采集数据。这样就完成了数据采集环境的设置。
若设备无通道报警功能时需设置限位开关的位置来控制自动反向运行,并进行验证。
5 加载测试
单击图标 提示检测到采集设备→确定→进入测试环境。
在确信设备和采集环境运行良好以后便可以开始正式的加载试验了。首先设置一下试验机所处的状态,关闭“进油手轮”,选择“拉压自控”“油泵启动”,“拉伸下行”。前面已经设置好了采集环境,这里只需要选择“控制”,“平衡”,“清除零点”,“启动采样”。测量到我们所需要的零点数据。
打开“进油手轮”,进行加载,在加载时,应注意观察保险销轴的位置,当保险销轴不受力时,可以加快加载速度,当保险销轴接近受力时应放慢加载速度。利用通道报警自动反向运行功能或手动换向方式控制拉、压反复加载,采集到准确的三组反复弯曲数据后,当保险销轴不受力时就可以关闭“进油手轮”、选择“拉压停止”、“油泵停止”按钮,然后停止采集数据。
7、分析数据
(1) 验证数据
首先回放试验加载的全过程,把数据调进来,显示全部数据,预览全部数据。将测力窗口设置成 X-Y 记录方式, X 轴梁顶应变、梁底应变, Y 轴 - 测力通道。以验证应变与荷载的线性关系,及正反向弯曲时,应变的变化规律。
(2) 读取数据
验证梁弯曲正应力电测实验采用分级读数的方式分析数据,共分 5 级,依据试验过程中的最大荷载,确定级差,为消除起始点误差的影响,将第一级荷载( 2kN )作为起始数据。将测力窗口重新恢复为普通绘图方式,通过数据移动及局部放大功能,将多个窗口显示同样一段数据,采用光标同步的方式进行同步读数,读数时,将主动光标放在测力窗口,采用光标拖动与方向键微移光标相结合的方式,选取合适的荷载值,此时应注意光标读数的小数点位数,测力通道: 2 位,应变通道: 1 位。
需要注意的是:由于采用拉、压双向加载测试,分析数据时需要分析两组数据,拉伸弯曲段,压缩弯曲段。对于用油压传感器测力的系统,测力通道需根据拉、压段输入不同的修正系数。
(3) 分析数据
将读取的数据,依次填入到相应的数据分析表格或代入到相应的公式进行计算,将实测值与计算值相比较,分析误差原因。需要注意的是,由于采用交变加载,分析数据时需要分析两段正反向加载数据,并分别填入到相应的表格中,注意正、反向数据的对比。