基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统的概念

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1、基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统的概念长沙理工大学桥梁与结构工程学院徐飞鸿［摘要］本文分析国内高校电子万能材料试验机教学现状，提出了基于电子万能材料试验机的材料力学教学实验系统的概念，给出了该实验系统的硬件功能扩展、改进方案及其软件系统的网络多媒体实验教学、网络实验数据处理和实验教学管理等模块的设计思路，论证了基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统的良好应用前景。一、引言电子万能材料试验机是一种基于电子控制技术的新型万能材料试验机，它集精密控制与精密测量于一体，具有宽广准确的加载速率和测力范围，有较高的灵敏度，对现代材料力学性能测试的要求有良好的适应性。随着我

2、国经济建设的发展和经济水平的提高，电子万能材料试验机得到了广泛的应用。特别是21世纪以来，国内各工科院校力学实验室都将其列为优先配置设备，一批大学实验室率先强力配置、引入教学，服务于人才培养和科学研究，并在已经初步显现出了其良好的社会经济效益，表明选择电子万能材料试验机教学顺应了时代发展的潮流、符合实验教学培养创新人才的要求。由于新型电子万能实验机使材料力学性能测定试验的加载精确、数据采集与处理快捷，有效地缩短了材料力学实验中的一些耗时费力的实验项目所耗费的时间，如轴向拉伸、压缩实验，金属材料弹性模量E的测定实验等。从而为更新那些较为单一、简单的验证性实验，使其既能达到

3、大纲中对该类实验的要求，又结合本与学科相关的知识，适当增加其难度、深度、广度，给学生留下独立思考的空间，并且为开发培养学生实践能力、创新意识的“三性”实验项目提供了基本的开发平台。可见，电子万能材料试验机这一现代化的教学设备不应该也绝对不只是传统产品的替代品，其强大的功能应加以充分利用并进一步扩充。因此，如何使电子万能材料试验机成为科研、生产中的“材料检测专家”同时又是实验教学领域的“材料力学实验教学系统”，便成为了当今力学界、材料实验领域及试验机制造行业的专家学者面临的一个新课题。二、基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统的概念材料力学实验的基本内容可概括为“材料力

4、学性能测定实验”和“应力应变分析实验”两大类。纵观国内材料力学实验室的教学设备配置不难发现，绝大多数工科院校实验室都是按“试验机+应变仪+小型实验台架”的模式配备的。这有一定的合理性，因为在某种意义上，在特定的经济条件下，配备一些小型的、廉价的仪器设备使之能达到教学的目的也是值得肯定的。但是，我们也不难发现其典型的“初级阶段”特色，它们难免存在技术含量不高、加载性能不良、加工精度不够、功能过分单调、利用率不高等种种问题。显然，如果我们能利用高科技的电子万能材料试验机作为基本平台，适当进行必要的硬件改进和扩充，那么，本文版权归新三思集团公司及作者本人所有，转载必究。电子万

5、能材料试验机不仅能完成“材料力学性能测定实验”而且还能完成“应力应变分析实验”，特别是若能给“改进”后的电子万能材料试验机配备网络多媒体教学软件，电子万能试验机将成为一个高效的材料力学实验教学系统。“基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统”是以电子万能试验机为工作平台，利用其先进技术和强大功能，配置符合材料力学实验项目要求的专用夹具、专用试样等辅助实验装置，具备先进的应变数据采集处理功能，并配具有网络多媒体教学、数据处理和管理功能的材料力学教学专用实验系统，它能支撑常规材料力学实验（或绝大部分实验）的现代化教学，它可以取代（或部分取代）那些具有典型的“初级阶段”特色的

6、、孤立的、分散的各类“演示教具型”或“玩具式”的实验台架。“基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统”不再是某些人眼中的一台价格“昂贵”的试验机，而是一个极富开发价值的、基本完备的材料力学“教学实验室”。三、基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统的设计思想3.1系统的构成“基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统”当然包含硬件和软件两大部分（如图一所示）。硬件即配备了“应变数据测试智能模块”的先进的电子万能材料试验机（例如，深圳市新三思计量技术有限公司的产品等）及各类相关的专用夹具、专用试样等辅助实验装置；软件除包含试验测试（驱动）软件外，则根据材料力学实验的各环节要

7、求和实施主体与对象，至少应有以下三大功能模块：网络多媒体实验教学模块、网络数据处理模块和教学管理模块。基于电子万能材料试验机的材料力学教学实验系统硬件软件电子应变专专实数教万能数据用用验据学材料测试夹试教处管试验智能具件学理理机模块图一基于电子万能材料试验机的材料力学教学实验系统构成3.2系统硬件的改进由图一可知，“基于电子万能试验机的材料力学教学实验系统”的硬件应在高性能电子万能材料试验机的基础上适当增加测试和处理功能、配置各类相关的材料力学实验装置。（1）应变数据测试智能模块具有多个测试通道（一般为10通道左右），配合试验机的本文版权