一种工程材料力学性能实验教学系统及方法技术方案

本发明专利技术力学实验技术领域，尤其是涉及一种工程材料力学性能实验教学系统及方法。该方法包括控电脑、若干个分控电脑、若干个试验机、交换机和总控开关模块；所述总控电脑通过交换机分别与若干个分控电脑连接；所述分控电脑与所述试验机连接；所述总控开关模块分别与若干个试验机连接。该试验机集中控制技术中的总控电脑可以对多台套试验机同时进行安全监控、数据采集和试验机的及时停机功能，实验指导老师通过集控系统可以及时掌控多台套试验机的安全运行，学生实验分组不再受试验机操作安全因素制约。这样，每组学生人数可以根据实验需要减少到合适人数，保证每位学生充分参与到实验中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种工程材料力学性能实验教学系统及方法


[0001]本专利技术力学实验
，尤其是涉及一种工程材料力学性能实验教学系统及方法，基于试验机集中控制技术的工程材料力学性能实验系统及方法。

技术介绍

[0002]力学为工科基础。基础力学实验课既是高等学校力学课程的组成部分，又是重要的实践教学内容，是培养学生创新精神、团队合作的重要环节，其中工程材料力学性能测定实验项目包含金属材料的强度、变形及材料弹性模量等指标的测量。微机控制的电子万能试验机(以下简称试验机)是该实验项目采用的主要仪器。
[0003]大多数高校基础力学实验课是以班级为单位集中开设，即一个班的学生在同一时间在同一实验教室进行集中授课并分组开展实验。工程材料力学性能测定实验需要通过操作试验机对金属材料试样进行加载，实验加载过程中试验机最大的加载量可达10吨。由于课时及实验条件限制，学生在开始该项实验前一般对试验机没有进行操作训练，不能熟练使用试验机，故完全由学生自行操作存在一定的安全风险，实际教学过程中需要指导老师旁站指导学生操作试验机。一个班级参与实验的学生数一般在35至45人，而一次实验课实验指导老师通常为1至2名，受实验安全因素制约，工程材料力学性能测定实验项目实际学生分组的组数较少，每组学生较多，学生不能充分参与到实验过程中，实验效果较差。
[0004]公开于该
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部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

>[0005]本专利技术的目的在于提供一种工程材料力学性能实验教学系统及方法，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种工程材料力学性能实验教学系统，其包括：总控电脑、若干个分控电脑、若干个试验机、交换机和总控开关模块；所述总控电脑通过交换机分别与若干个分控电脑连接；所述分控电脑与所述试验机连接；所述总控开关模块分别与若干个试验机连接。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种工程材料力学性能实验教学方法，包括如下步骤：
[0009]S1、学生端通过分控电脑调整单台试验机中移动横梁，通过试验机夹头夹持试样进行试样装载，分控电脑将试样装载阶段的指标测试数据通过交换机反馈至总控电脑中；
[0010]S2、教师端通过总控电脑显示各台试验机在试样装载阶段的指标测试数据，监控学生端实验操作安全状态：
[0011]若判定试验机操作正常，则执行下一步骤S3；
[0012]若判定试验机操作有偏差,则提示学生通过所在试验机分控电脑系统暂停试验机横梁移动，检查试样夹持过程，重新执行初始步骤S1；
[0013]若判定试验机操作异常,则通过总控开关模块对该试验机远程停机,指导教师前往所在试验机，检查试样夹持过程，并指导学生重新执行初始步骤S1；
[0014]S3、学生端通过单台试验机按设定的实验方案对试样进行实验加载，分控电脑将实验运行阶段的指标测试数据通过交换机反馈至总控电脑中；教师端通过总控电脑显示各台试验机在实验运行阶段的指标测试数据，监控实验操作安全状态：
[0015]若判定试验机操作正常，则执行下一步骤S4；
[0016]若判定试验机操作有偏差，则提示学生通过所在试验机分控电脑系统暂停试验机横梁移动，检查实验方案，重新执行初始步骤S3；
[0017]若判定试验机操作异常，则通过总控开关模块对该试验机远程停机，指导教师前往所在试验机，检查实验方案，并指导学生重新执行初始步骤S3；
[0018]S4、学生端通过单台试验机进行实验数据处理，获得实验结果文档，分控电脑将实验结果文档通过交换机反馈至总控电脑中；
[0019]S5、教师端通过总控电脑暂时锁定该试验机运行，调阅实验结果文档：
[0020]若判定实验结果正确，则打印实验结果文档，结束实验过程；
[0021]若判定实验结果错误，则再次解锁学生端的该试验机，执行初始步骤S1。
[0022]优选的，S2步骤中，总控电脑对试样装载阶段的试验机运行状态的判定标准包括：
[0023]当总控电脑上力和力速率的数据显示为0，则判定试验机操作正常；
[0024]当总控电脑上力大小处于0至10KN之间、力速率处于0至10N/分钟之间且位移速率处于0至5mm/分钟之间，则判定试验机操作有偏差；
[0025]当总控电脑上力和力速率的数据在持续增加，当力、力速率、位移速率任一项指标超过上述范围，则判定试验机操作状态异常。
[0026]优选的，总控电脑对实验运行阶段的试验机运行状态的判定标准包括：
[0027]当总控电脑上位移或应变数据平稳增加，力大小处于0至400KN之间、力速率处于0至50N/分钟之间、位移速率处于0至10mm/分钟之间，则判定试验机运行正常；
[0028]当总控电脑上位移或应变数据出现忽大忽小波动，或数据出现突然停止增加的不稳定现象，但力速率处于0至50N/分钟之间、位移速率处于0至10mm/分钟之间，则判定试验机操作有偏差；当总控电脑上位移或应变数据平稳增加，但力速率处于50N/分钟至150N/分钟之间或位移速率处于10mm/分钟至20mm/分钟，也则判定试验机操作有偏差；
[0029]当总控电脑上力速率大于150N/分钟或位移速率大于10mm/分钟，表明试验机加载速度偏大，则判定试验机操作异常。
[0030]优选的，所述试验机为微机控制的电子万能试验机。
[0031]优选的，所述试样为低碳钢拉伸试样或灰铸铁拉伸试样。
[0032]采用上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
[0033]本专利技术提供了一种适用于工程材料力学性能测定实验项目实验教学的试验机集中控制技术，并基于该集中控制技术提出一种新的工程材料力学性能测定实验教学方法。该试验机集中控制技术中的总控电脑可以对多台套试验机同时进行安全监控、数据采集和试验机的及时停机功能，实验指导老师通过集控系统可以及时掌控多台套试验机的安全运行，学生实验分组不再受试验机操作安全因素制约。这样，每组学生人数可以根据实验需要减少到合适人数，保证每位学生充分参与到实验中。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1为本专利技术实施例提供的工程材料力学性能实验教学系统的示意图；
[0036]图2为本专利技术实施例提供的总控电脑的软件界面示意图；
[0037]图3为本专利技术实施例提供的教学方法的流程图；
[0038]图4为本专利技术实施例提供的实验荷载F与试样伸长量Δl试验曲线的示意图；图标：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工程材料力学性能实验教学系统，其特征在于，包括：总控电脑、若干个分控电脑、若干个试验机、交换机和总控开关模块；所述总控电脑通过交换机分别与若干个分控电脑连接；所述分控电脑与所述试验机连接；所述总控开关模块分别与若干个试验机连接。2.根据权利要求1所述的工程材料力学性能实验教学系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、学生端通过分控电脑调整单台试验机中移动横梁，通过试验机夹头夹持试样进行试样装载，分控电脑将试样装载阶段的指标测试数据通过交换机反馈至总控电脑中；S2、教师端通过总控电脑显示各台试验机在试样装载阶段的指标测试数据，监控学生端实验操作安全状态：若判定试验机操作正常，则执行下一步骤S3；若判定试验机操作有偏差,则提示学生通过所在试验机分控电脑系统暂停试验机横梁移动，检查试样夹持过程，重新执行初始步骤S1；若判定试验机操作异常,则通过总控开关模块对该试验机远程停机,指导教师前往所在试验机，检查试样夹持过程，并指导学生重新执行初始步骤S1；S3、学生端通过单台试验机按设定的实验方案对试样进行实验加载，分控电脑将实验运行阶段的指标测试数据通过交换机反馈至总控电脑中；教师端通过总控电脑显示各台试验机在实验运行阶段的指标测试数据，监控实验操作安全状态：若判定试验机操作正常，则执行下一步骤S4；若判定试验机操作有偏差，则提示学生通过所在试验机分控电脑系统暂停试验机横梁移动，检查实验方案，重新执行初始步骤S3；若判定试验机操作异常，则通过总控开关模块对该试验机远程停机，指导教师前往所在试验机，检查实验方案，并指导学生重新执行初始步骤S3；S4、学生端通过单台试验机进行实验数据处理，获得实验结果文档，分控电脑将实验结果文档通过交换机反馈至总控电脑中；S5、...

【专利技术属性】
技术研发人员：董钢，王静峰，时娜，唐凌霄，张凌，杨韶明，李景传，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：