在材料力學教學實驗中如何發揮微機控制電子試驗機的作用

摘  要］ 本文介紹微機控制電子試驗機在國防科大力學實驗室使用情況。對微機控制電子試驗機如何用于材料力學教學實驗作了重點講述，并介紹了使用微機控制電子試驗機進行材料力學開放性實驗的情況。
［關鍵詞］ 微機控制電子試驗機  材料力學教學實驗  開放性實驗

1  前言
作為電子試驗機的第三代產品──微機控制電子試驗機，采用先進的微機控制和測量技術，實現全數字化及圖形顯示，它沒有控制柜，任何操作均在計算機上完成。目前在國內越來越多的高校引進微機控制電子試驗機，用于本科生材料力學教學實驗，開拓了學生的視野，但如何發揮微機控制電子試驗機在材料力學教學實驗的作用，放手讓學生自己使用還存在一定問題。
我校2003年訂購了10臺微機控制電子試驗機，用于本科生材料力學實驗教學。為滿足教學的需要，每臺試驗機除標準配置外，還配有臺階夾具、引伸計標定器、壓桿穩定試驗裝置、激光打印機及模擬量輸入輸出接口。通過四年的教學實踐和3500多名學員操作使用，對如何使用和發揮微機控制電子試驗機在材料力學教學中的作用、培養學員的動手和分析問題的能力，作了一些探索。

2  材料力學實驗內容的設置
我校材料力學實驗共設置了13項實驗內容，使用微機控制試驗機的實驗占有6項，其中用電測作圖法測定金屬材料的拉伸彈性模量E、切變模量G和規定非比例延伸強度Rp0.2是我校的特色，利用試驗機自動繪制試驗曲線，教學效果更直觀。學生在實驗中可實現“手動”控制和“程控”控制兩種方式，特別是彈性模量和規定非比例延伸強度的測定，由學生自己安裝引伸計，試驗軟件可同時記錄力-變形和力-位移曲線，這對加快學生對所學知識的理解，提高教學實驗的質量是很有好處的。
在材料力學實驗中有三次課要使用微機控制電子試驗機：*次拉伸和壓縮試驗，學習微機控制電子試驗機操作使用，采用“手動”控制方式，繪制力-位移曲線，測定低碳鋼的上屈服強度ReH、下屈服強度ReL、抗拉強度Rm、斷后伸長率A和A11.3、斷面收縮率Z及鑄鐵的抗拉強度Rm，觀察材料屈服時出現的滑移線、驗證卸載定律和觀察材料的冷作硬化現象。第二次彈性模量和規定非比例延伸強度的測定，采用“程控”控制方式，繪制力-變形曲線，驗證胡克定律、測定低碳鋼和硬鋁材料的彈性模量E和規定非比例延伸強度Rp0.2、觀察材料屈服后產生的滯后現象。第三次壓桿穩定試驗，繪制力-撓度曲線，測定兩端鉸支壓桿的臨界壓力Fcr、觀察壓桿彈性失穩現象。