在材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中如何發(fā)揮微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)的作用

摘  要］ 本文介紹微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)在國(guó)防科大力學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用情況。對(duì)微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)如何用于材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)作了重點(diǎn)講述，并介紹了使用微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行材料力學(xué)開放性實(shí)驗(yàn)的情況。
［關(guān)鍵詞］ 微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)  材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)  開放性實(shí)驗(yàn)

1  前言
作為電子試驗(yàn)機(jī)的第三代產(chǎn)品──微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)，采用先進(jìn)的微機(jī)控制和測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化及圖形顯示，它沒有控制柜，任何操作均在計(jì)算機(jī)上完成。目前在國(guó)內(nèi)越來越多的高校引進(jìn)微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)，用于本科生材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)，開拓了學(xué)生的視野，但如何發(fā)揮微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)在材料力學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的作用，放手讓學(xué)生自己使用還存在一定問題。
我校2003年訂購(gòu)了10臺(tái)微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)，用于本科生材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為滿足教學(xué)的需要，每臺(tái)試驗(yàn)機(jī)除標(biāo)準(zhǔn)配置外，還配有臺(tái)階夾具、引伸計(jì)標(biāo)定器、壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)裝置、激光打印機(jī)及模擬量輸入輸出接口。通過四年的教學(xué)實(shí)踐和3500多名學(xué)員操作使用，對(duì)如何使用和發(fā)揮微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)在材料力學(xué)教學(xué)中的作用、培養(yǎng)學(xué)員的動(dòng)手和分析問題的能力，作了一些探索。

2  材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置
我校材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)共設(shè)置了13項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使用微機(jī)控制試驗(yàn)機(jī)的實(shí)驗(yàn)占有6項(xiàng)，其中用電測(cè)作圖法測(cè)定金屬材料的拉伸彈性模量E、切變模量G和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2是我校的特色，利用試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)繪制試驗(yàn)曲線，教學(xué)效果更直觀。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中可實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)”控制和“程控”控制兩種方式，特別是彈性模量和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的測(cè)定，由學(xué)生自己安裝引伸計(jì)，試驗(yàn)軟件可同時(shí)記錄力-變形和力-位移曲線，這對(duì)加快學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量是很有好處的。
在材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)中有三次課要使用微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)：*次拉伸和壓縮試驗(yàn)，學(xué)習(xí)微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)操作使用，采用“手動(dòng)”控制方式，繪制力-位移曲線，測(cè)定低碳鋼的上屈服強(qiáng)度ReH、下屈服強(qiáng)度ReL、抗拉強(qiáng)度Rm、斷后伸長(zhǎng)率A和A11.3、斷面收縮率Z及鑄鐵的抗拉強(qiáng)度Rm，觀察材料屈服時(shí)出現(xiàn)的滑移線、驗(yàn)證卸載定律和觀察材料的冷作硬化現(xiàn)象。第二次彈性模量和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度的測(cè)定，采用“程控”控制方式，繪制力-變形曲線，驗(yàn)證胡克定律、測(cè)定低碳鋼和硬鋁材料的彈性模量E和規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度Rp0.2、觀察材料屈服后產(chǎn)生的滯后現(xiàn)象。第三次壓桿穩(wěn)定試驗(yàn)，繪制力-撓度曲線，測(cè)定兩端鉸支壓桿的臨界壓力Fcr、觀察壓桿彈性失穩(wěn)現(xiàn)象。