[發(fā)明專利]材料局部力學(xué)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110054794.6
• 申請(qǐng)日: 2011-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN102200501A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱亮;張愛華;郝建明;蔣小霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責(zé)任公司 62102
• 代理人: 董斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明專利涉及材料力學(xué)性能檢測(cè)設(shè)備。

背景技術(shù)

工程上需要得到力學(xué)性能不均勻的焊接接頭的局部特性。在焊接接頭上，不同程度地存在著力學(xué)性能的不均勻性，焊縫金屬和熱影響區(qū)的力學(xué)性能與母材相比有顯著的不同，常規(guī)的拉伸試驗(yàn)只能得到接頭的整體強(qiáng)度及變形能力，但無法評(píng)價(jià)接頭不同區(qū)域的局部力學(xué)性能。這些局部性能的信息對(duì)改善焊接工藝，提高接頭的整體性能有明顯的必要性。為了尋求能準(zhǔn)確評(píng)定材料局部力學(xué)性能的方法，國(guó)內(nèi)外研究人員做了相關(guān)的研究。D.A.LaVan用微拉伸法作了焊接金屬的局部力學(xué)性能試驗(yàn)，微拉伸試樣是一個(gè)尺寸規(guī)格為200μm方形截面件。從被測(cè)材料上切取袖珍試樣，用拉伸試樣測(cè)定材料的局部力學(xué)性能，對(duì)試驗(yàn)研究非均勻的和各向異性材料的力學(xué)性能，這是一個(gè)可信的方法，但是制備試樣復(fù)雜，大多數(shù)都不能現(xiàn)場(chǎng)操作，都需要從待測(cè)體上采樣測(cè)試，這樣對(duì)待測(cè)體的損害可想而知。Fahmy?M.Haggag等人做了用自動(dòng)球狀壓痕技術(shù)測(cè)量，美國(guó)CETR公司也推出的最新APEX納米壓痕儀。用硬度實(shí)驗(yàn)方法來確定載荷和壓痕位移曲線，推測(cè)材料的強(qiáng)度和應(yīng)變強(qiáng)化特性，評(píng)定材料的局部力學(xué)性能，這種方法盡管簡(jiǎn)單也可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，考慮到球狀壓頭與被測(cè)材料之間的摩擦力，被測(cè)材料在受壓時(shí)所受的水靜壓力，載荷和位移等參量的測(cè)量不確定度，模型都是建立在一系列假設(shè)基礎(chǔ)上的，其結(jié)果精確度受到限制。

蘭州理工大學(xué)材料學(xué)院提出了基于儀器化的局部力學(xué)性能檢測(cè)方法。這種方法的出發(fā)點(diǎn)是在材料被測(cè)區(qū)域兩側(cè)鉆兩個(gè)深度為2-3mm的孔，在不破壞待測(cè)體使用性能的前提下，能夠比較準(zhǔn)確的測(cè)試待測(cè)體的性能。但是本實(shí)驗(yàn)裝置還存在著一些問題：試驗(yàn)結(jié)果分散性大、裝置沉重不方便安裝、裝卡麻煩、壓頭與雙孔橋壁的對(duì)中不好控制。目前，測(cè)試所得微區(qū)材料的力學(xué)性能參數(shù)分散性較大，甚至連最基礎(chǔ)的彈性模量都沒有一個(gè)一致公認(rèn)的結(jié)果。Senturia把這種狀況歸結(jié)為兩個(gè)主要原因：用于解釋數(shù)據(jù)的模型不夠精確和試件的幾何尺寸測(cè)量誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種材料局部力學(xué)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量裝置，可對(duì)非均勻性材料的局部力學(xué)性能現(xiàn)場(chǎng)評(píng)定。

本發(fā)明是用于材料局部力學(xué)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的裝置，由驅(qū)動(dòng)加載剪切單元、裝置固定單元、位移檢測(cè)單元、載荷檢測(cè)單元組成，驅(qū)動(dòng)加載剪切單元、裝置固定單元、位移檢測(cè)單元和載荷檢測(cè)單元，均安裝在U型槽11上，驅(qū)動(dòng)加載剪切單元中的絲桿6通過兩端的第一軸承7安裝在支架4上，直流電機(jī)10固定在支架4上，并通過聯(lián)軸器8與絲桿6連接，帶滾輪的滑塊5安裝在絲桿6上，擺動(dòng)桿20能夠在U型槽11內(nèi)擺動(dòng)，其中部的第二軸承21與帶滾輪的滑塊5的斜面接觸，壓頭2安裝在擺動(dòng)桿20的一端，壓頭2的工作部分為圓弧狀，其圓弧的直徑與被測(cè)材料上兩側(cè)開設(shè)的圓孔的直徑相等，支架4安裝在U型槽11上；

裝置固定單元中的固定小爪1由對(duì)稱的兩部分組成，并分別通過兩個(gè)圓柱銷25和兩個(gè)螺栓27固定在U型槽11的兩側(cè)；

載荷檢測(cè)單元中的載荷傳感器14安裝在載荷傳感器支撐板15上，載荷傳感器支撐板15安裝在U型槽11的右側(cè)凹槽內(nèi)，載荷傳感器配件12安裝在載荷傳感器14的一端；

位移檢測(cè)單元中的支架17與載荷傳感器支撐板15聯(lián)為一體，位移傳感器22安裝在彈性導(dǎo)軌18上，彈性導(dǎo)軌18安裝在載荷傳感器支撐板15上，位移傳感器探頭24與擺動(dòng)桿20上裝有壓頭2的一端接觸。

本發(fā)明的有益效果是：無需制備試樣，在被測(cè)材料的小區(qū)域兩側(cè)打兩個(gè)深度為6mm的孔，固定小爪插入到兩孔內(nèi)，旋動(dòng)可調(diào)螺栓將整個(gè)裝置撐起，安裝在擺動(dòng)桿上的壓頭從其中一孔對(duì)被測(cè)區(qū)域的材料加載直到破壞，載荷-位移傳感器記錄對(duì)應(yīng)的載荷和位移曲線，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將其轉(zhuǎn)化為應(yīng)力-應(yīng)變曲線，評(píng)定了材料的局部力學(xué)性能。采用小爪固定裝置，可將整個(gè)裝置固定在被測(cè)工件上，克服了切取試樣，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，另外還可以控制壓頭進(jìn)入孔內(nèi)的深度。采用U型槽，起到了導(dǎo)軌的作用，可使壓頭能準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)雙孔的小橋中央。采用擺桿中部裝有雙軸承與滑塊的斜面接觸，可減少接觸的摩擦。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)圖，圖2是圖1中B處的局部放大圖，圖3是圖1中的C-C向視圖，圖4是本發(fā)明裝置的等軸結(jié)構(gòu)圖，圖5是圖4中A處的局部放大圖。