互动式普及型材料力学创新实验平台

互动式普及型材料力学创新实验平台是由西华大学力学实验中心自主研发的实验设备（专利号：CN201320083452.1）。该平台具体包括任意分布载荷的加载装置、力偶载荷的加载装置、不同载荷方向的实现装置、各种约束方式的实现装置、各种截面形状杆件的旋转加载承力装置和各种截面杆件的组合连接的实现装置。

构造及工作原理

1.外形结构

图4-56所示为互动式普及型材料力学创新实验平台外形结构。其上部为框架式结构，分为前框架、后框架、左框架、右框架，中间为移动平台；其下部为实验配件工具箱。前框架可做与分布载荷作用有关的创新实验项目；后框架可做与力偶作用有关的创新实验项目；左框架、右框架可做与材料弹性模量、泊松比测定、偏心拉伸实验、压杆稳定实验等相关的创新实验项目；中间移动平台与前框架、后框架、左框架、右框架配合使用时，可做与悬臂梁实验、等强度梁实验、纯弯曲梁正应力实验、电阻应变片灵敏系数标定、组合叠梁实验等相关的创新实验项目。

2.加载原理

加载机构为三类：第一类是采用蜗轮蜗杆及螺旋传动的原理，将集中力直接对试样进行施力加载；第二类是加载各种分布载荷，采用蜗轮蜗杆及螺旋传动的原理，将集中力通过可调式弹簧组合转化为分布载荷，再对试样进行施力加载；第三类是采用蜗轮蜗杆、螺旋传动及扭矩传感器组合装置，将力偶作用于试样，进行力偶加载。该实验平台采用两种省力机械机构组合在一起，将手轮的转动变成了螺旋千斤加载的直线运动，具有操作省力、加载稳定等特点。这三类加载机构可相互配合，以实现对试样进行各种载荷的组合加载的目的。

3.工作机理

该实验平台第一类加载机构为蜗轮蜗杆和螺旋复合加载机构，通过传感器及过渡加载附件对试样进行施力加载，加载力大小经拉压力传感器由力＆应变综合参数测试仪的测力部分测出；各试样的变形应变通过力＆应变综合参数测试仪的测试应变部分显示。

图4-56　互动式普及型材料力学创新实验平台外形结构图(www.zuozong.com)

该实验平台第二类加载机构仍为蜗轮蜗杆和螺旋复合加载机构，通过传感器及过渡加载附件对试样进行施力加载，将集中力通过可调式弹簧组合转化为分布载荷，加载力大小经拉压力传感器由力＆应变综合参数测试仪的测力部分测出；各试样的变形应变则通过力＆应变综合参数测试仪的测试应变部分显示。

该实验平台第三类加载机构为蜗轮蜗杆、螺旋传动及扭矩传感器组合装置，将力偶作用于试样，进行力偶加载，加载力偶矩大小经扭矩传感器由力＆应变综合参数测试仪的测力部分测出；各试样的变形应变则通过力＆应变综合参数测试仪的测试应变部分显示出来。

该实验平台的实验例图如图4-57所示。

其中，任意分布载荷的加载装置包括上横梁框、可移动加载小车、蜗杆加载箱、加载手柄、丝杠、力传感器、导杆、直线轴承、上导板、可调弹簧、弹簧预压量标度样条、预压弹簧调节螺母、弹簧限位螺杆、下导板、弹性垫片、实验梁体、多功能铰支座、导杆法兰支座、下横梁框。上横梁框设置在任意分布载荷的加载装置的最上端；可移动加载小车连接上横梁框，设置在上横梁框的下侧；蜗杆加载箱安装在可移动加载小车的下方；加载手柄设置在蜗杆加载箱的一侧；力传感器设置在蜗杆加载箱的末端；导杆设置在任意分布载荷加载装置的两侧；可调弹簧设置在上导板和下导板之间，弹簧预压量标度样条设置在可调弹簧的下面，预压弹簧调节螺母设置在弹簧预压量标度样条的下面，弹簧限位螺杆贯穿可调弹簧的中间；多功能铰支座和导杆法兰支座设置在下横梁框上，实验梁体设置在多功能铰支座上，弹性垫片设置在实验梁体的表面。

各类实验中测定梁的挠度、转角等时会使用到其他的设备仪器，如挠度仪、位移传感器、倾角传感器、程控测力仪（可测位移型）等。

图4-57　不同约束、不同加载方式组合的实验例图

另外，基于“互动式普及型材料力学创新实验平台”的创新实验简介参见3.5节。

【注】对“互动式普及型材料力学创新实验平台”感兴趣的学生、老师或学校可与本书主编单位西华大学力学实验中心联系，电邮地址为：gubing2@vip.sina.com。