加载测试

1、试件原始参数的测量及标距的确定　
    实验采用圆柱体试件，试件形状及尺寸见图2.1，用游标卡尺在试件的中央按两个垂直的方向多次测量试件的直径及试件的原始高度，并将实验数据填入实验表格

    2、装夹试件     
    第一步 实验预压
    操作步骤：打开“压力控制手轮”，选择“启动油泵”、“压缩上行”，打开“进油手轮”，油缸活塞杆上行，上、下承压板接触，压力表显示当前力值，旋转“调压手轮”，荷载变化，证明加载设备正常工作。
    第二步 试件安装
    打开“压力控制手轮”、选择“拉伸下行”，至下夹头运行至试件安装位置，关闭“进油手轮”、将试件放在下部承压板的中央选择“压缩上行”、打开“进油手轮”，油缸活塞杆上行至试件上部距离上部承压板1-2mm时关闭“进油手轮”，关闭“调压手轮”
这样就完成了试件的装夹。

    3、连接测试线路
    按要求联接测试线路，一般第一通道选择测力，第三通道选择测位移。联线时应注意不同类型传感器的测量方式及接线方式。联线方式应与传感器的工作方式相对应。

    4、设置数据采集环境     
    (1)进入测试环境
    按要求联接测试线路，确认无误后，打开仪器电源及计算机电源，双击桌面上的快捷图标，提示检测到采集设备进入测试环境。检测到仪器后，系统将自动给出上一次实验的测试环境。
    (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能否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。
    第一项、通道参数
    通道参数位于采集环境的底部，反映被测工程量与实测电信号之间的转换关系，需要选择及输入的参数有：通道号、测量内容、工程单位、修正系数，并选择相应的满度值。

    需要注意的是：

    1、同拉伸试验相比，压缩试验数据均为负值，为理解方便，我们习惯于将相关修正系数设置为负值，这样读取的荷载及变形就为正值。
    2、由于试验机所采用的传感器类型并不相同，及同一类型的传感器个体之间存在差异，不同试验机的转换因子并不相同。如当通过拉、压力传感器测量直接试件所受的荷载时，只需选择修正比例系数b即可，且拉、压实验具有相同的系数；而当通过测量油缸油压间接测量试件的荷载时，由于油缸活塞杆运行时的摩擦力、及油缸拉压面积的不等，需要选择b、c两个系数，且拉、压时，两个系数各不相同。
    第二项、采样参数
    “采样参数”存放在菜单栏中的“设置”下拉菜单中，包括测试方式、采样频率及实时压缩时间等。
    单击“设置”，选择采样参数。其中测试方式包括拉压测试和扭转测试两种方式，拉压测试方式采用定时采样的方式，采样频率即为其记录数据的频率；扭转测试是以脉冲触发的方式记录数据，采样频率为其判断脉冲有无的频率。压缩实验时，将采样参设置成如右图参数：采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”。采样频率：“20-100Hz”，“拉压测试”。

第三项、窗口参数
    可以开设两个数据窗口，左窗口为力、变形的实时曲线窗口，右窗口为力、变形的X-Y曲线窗口，并设定好窗口的其它参数如坐标等。 在对坐标参数的设置时，需对被测测试件的极限承载力及变形进行预估，这样可以得到较好的图形比例。
    对比当前各参数与实际的测试内容是否相符，若相符进入“ 3数据预采集”，如不符，则应选择正确的参数或通过引入项目的方式引入所需要的测试环境。具体操作：打开“文件”选择“引入项目”，引入所需要的采集环境。
   （3）数据预采集
    ①采集设备满度值对应检查
    检查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，如不一致，需进行初始化硬件操作，单击菜单栏中的“控制”，选择“初始化硬件”，就可以实现采集设备满度值与通道参数设置满度值相一致。
    ②数据平衡、清零
    单击菜单栏中的“控制”，选择“平衡”，对各通道的初始值进行硬件平衡，可使所采集到的数据接近于零，然后，单击菜单栏中的“控制”，选择“清除零点”，“清除零点”为软件置零，可将平衡后的残余零点清除。此时若信号经平衡后的数值过大，会有相应提示。
    此时，仪器的相应通道会有过载指示，说明通道的初始值过大，尤其是对于试件变形通道容易出现此情况，说明下夹头套的位置过于靠下，可将下夹头套的位置适当上行即可。对于平衡前有过载指示，平衡后指示消失的情形，说明仪器本身记忆的初始平衡值过大，属正常情况。

③启动采样
    单击菜单栏中的“控制”，选择“启动采样”，选择数据存储目录，便进入相应的采集环境，采集到相应的零点数据，此时启动油泵，选择“压缩上行”或“拉伸下行”，打开“进油手轮”，使下承压板上行或下行，此时所采集到的数据便会发生相应的变化，将下承压板调整到压缩位置。此时从实时曲线窗口内便可以读到相应的力和位移的零点数据，证明采集环和设备均能正常工作。单击菜单栏中的“控制”，选择“停止采样”，停止采集数据，并分析所采集的数据，确认所设置的各参数正确。这样就完成了数据采集环境的设置。

    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。
    在试件装夹完毕，并确定数据采集系统能正常工作后，就可以进行加载测试了。具体操作步骤如下：
    首先确认试验机所处的状态，关闭“进油手轮”，关闭“调压手轮”。
    然后选择“油泵启动”，“压缩上行”，完成后，开始数据采集，选择“控制”--“平衡”--“清除零点”--“启动采样”，选择好存储目录后便开始采集数据。从实时曲线窗口内可以观测到实验中采到的零点数据。打开“进油手轮”进行加载测试，控制加载速度，同时注意观察试件屈服、变形等试验现象，起始阶段应缓慢加载。此时试件已经受力，首先是弹性阶段试件所受的荷载与试件的变形呈线性关系。接着进入屈服阶段，离开了屈服阶段后，进入了强化阶段。此时应旋转“进油手轮”加快加载速度，至120KN观察试件的变形。关闭“进油手轮”，“停止采样”，选择“拉伸下行”油缸活塞杆下行，取出试件。比较试件压缩前后的变化。这样就完成了低碳钢压缩实验的加载测试过程。
    ６、数据分析       
    (1)验证数据
    设置双窗口显示数据，左窗口实时曲线、右窗口显示显示力- 位移X-Y曲线。单击左窗口，横向压缩数据，显示全数据；单击右窗口，X-Y增加数据，显示力-位移X-Y曲线。从低碳钢压缩实验曲线中清晰地看到低碳钢压缩时的屈服阶段，铸铁则无屈服阶段。  
    (2)读取数据
    ①荷载数据的读取
    选择单光标，选择左右图光标同步，放大左图屈服阶段，读取屈服荷载。当然也可以象拉伸试验一样采取双光标读出屈服荷载。将得到的数据，填入到相应表格。这样就得到了屈服极限σ s 。
    铸铁无屈服荷载，极限荷载的读取同低碳钢。
    ②试件变形指标的读取
    用游标卡尺测量压缩后试件的最大直径及高度，填入到相应表格，以得到压缩实验过程中的最大应力。这样就完成了数据读取的过程。
    (3)分析数据
    通过实验前的测量及实验后的数据读取就得到了我们所需要的数据，代入相应的公式或计算表格即可得到拉伸的各项力学指标。
    低碳钢屈服强度
    铸铁的强度极限
    对于铸铁试件而言，由于其无屈服现象故其不存在流动极限。对于低碳钢时间而言，由于在压缩过程中试件的面积不断增大，承受的荷载持续增加，习惯上认为低碳钢试件无极限承载力，但假如计算时考虑试件面积的变化，会发现达到一定荷载后，压缩过程的应力应变曲线趋于平缓。在实际实验时，可以通过利用在压缩过程中测得的试件高度的变化来求得试件的对应面积，这样就可以得到压缩过程的曲线，实际分析时往往将数据转化为 Matlab格式后进行分析处理，另外，在荷载较大时需考虑机架变形引起的测试误差，可通过在不加试件压缩的情况下测得机架变形与荷载的对应关系，在实际分析数据时去掉此系统误差，这样就可以较准确地得到低碳钢压缩时的曲线。实测的低碳钢压缩过程的曲线如图2.10所示。

图2.10实测低碳钢压缩实验曲线

    实际上由于低碳钢试件在压缩过程中变形并不均匀，应力沿试件的高度并非均匀分布。可以用试件压缩过程的最大荷载处以试件压缩过程的最大面积近似求得压缩过程的最大应力。