材料緩沖性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

材料緩沖性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 前言

我們從1990年開始與西北機(jī)器廠合作，開發(fā)生產(chǎn)緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)。并用Visual C++作為軟件開發(fā)平臺，開發(fā)了材料緩沖特性的測試系統(tǒng)。經(jīng)過多年來不斷的完善，已經(jīng)成為功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的測試系統(tǒng)。2003年該測試系統(tǒng)獲得陜西省教學(xué)成果二等獎。先后有北京印刷學(xué)院、株洲工學(xué)院、西安理工大學(xué)等院校購買我們的系統(tǒng)。
電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗(yàn)機(jī)| 扭力計(jì)| 流速儀| 粗糙度儀| 流量計(jì)| 平衡儀|
2 材料緩沖特性測試虛擬儀器的總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)依照GB8167-87《包裝用緩沖材料動態(tài)壓縮試驗(yàn)方法》的要求，用于在緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)上對緩沖材料進(jìn)行緩沖性能動態(tài)壓縮試驗(yàn)，以求得各種不同密度、不同配方的緩沖材料，如發(fā)泡聚乙烯、發(fā)泡聚苯乙烯、蜂窩紙板等，在不同的靜應(yīng)力下，對于不同跌落高度，材料所表現(xiàn)出的最大加速度——靜應(yīng)力曲線，緩沖系數(shù)——最大應(yīng)力曲線，動態(tài)應(yīng)力——應(yīng)變等曲線和數(shù)據(jù)，用以進(jìn)行運(yùn)輸包裝件的緩沖襯墊的設(shè)計(jì)。是緩沖材料生產(chǎn)商（如泡沫塑料、蜂窩紙板等生產(chǎn)商）、珍貴機(jī)電、家電設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等）生產(chǎn)商、包裝工程專業(yè)教學(xué)和科研不可缺少的試驗(yàn)裝備。硬件部分由緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)，加速度計(jì)，電荷放大器，計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集板等部分組成。軟件部分由數(shù)據(jù)采集、速度測試、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)分析、曲線顯示、曲線擬合、實(shí)驗(yàn)報告等幾個模塊組成(圖1)。

圖 1 材料緩沖性能虛擬儀器總體設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)構(gòu)成：

（1）Y52-2/ZF緩沖材料沖擊試驗(yàn)機(jī)臺體 1臺
滑臺最大落下高度 1200mm
最大跌落重量 50kgf
輕臺自重 2kgf（最小靜應(yīng)力500Pa）
重臺自重 7kgf
最小重量增量 1kgf
（2）數(shù)據(jù)采集接口板 1臺；
（3）壓電型加速度計(jì) 1只
（4）試驗(yàn)機(jī)控制器 1臺
（5）電荷放大器 1臺
（6）緩沖材料動態(tài)壓縮試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理軟件（Windows界面，VC編程）
專業(yè)版 ITHC-Pro2.0 1套
演示版 ITHC-Demo2.0 1套

4 系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）任意情況下都能可靠采集沖擊加速度—時間信號（圖2）。

圖2 加速度時間曲線

（2）提供各種FIR數(shù)字濾波器對加速度信號進(jìn)行濾波，保證了信號不會失真，這對于研究緩沖材料力學(xué)性能，開發(fā)新型緩沖材料特別重要（圖3）。

圖 3 數(shù)字濾波器和濾波后的曲線

（3）以線性或?qū)��?shù)方式顯示最大加速度-靜應(yīng)力，緩沖系數(shù)-最大應(yīng)力和動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變等曲線。既可以單一地顯示曲線，又可以把擬合曲線和原始離散數(shù)據(jù)同時顯示（圖4）。

圖 4 用對數(shù)方式輸出的擬合后的最大加速度靜應(yīng)力曲線

（4）提供多種曲線擬合方案，特別是手工擬合，更使您得心應(yīng)手。用離散數(shù)據(jù)往擬合曲線的工作是很復(fù)雜的。雖有人提供了200多種函數(shù)，供擬合數(shù)據(jù)使用，但還沒有一種適合任意一組離散數(shù)據(jù)的通用的方法。我們給出的手工擬正當(dāng)使您能為所欲為地天生光滑連續(xù)的擬合曲線。
（5）隨意的取圖功能使您能得到您想要的任意一幅圖
（6）全自動命名文件，無需人為干預(yù)

圖 5擬合后的緩沖系數(shù)曲線

5結(jié)束語

基于虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)出的材料動態(tài)壓縮試驗(yàn)的虛擬儀器，它具有操縱簡單、功能強(qiáng)大、數(shù)據(jù)能永久性保存，自動化、可視化程度高等特點(diǎn)，為貫徹實(shí)施國家標(biāo)準(zhǔn)提供了強(qiáng)有力的支持，作為緩沖材料動態(tài)壓縮測試的專用虛擬儀器，填補(bǔ)了國內(nèi)的空缺，對于緩沖材料的研究、試驗(yàn)和測試有重要的意義。