[發明專利]材料剪應變多點激光檢測裝置

無效

• 申請號: 201110156152.7
• 申請日: 2011-06-10
• 公開（公告）號: CN102323165A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 張明學;黃華;汪應;張毅
• 申請（專利權）人: 重慶工程職業技術學院
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02;G09B23/10
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明涉及一種教學實驗設備，特別涉及一種用于材料剪應變的激光檢測裝置。

背景技術

在材料力學扭轉教學中，剪應變試驗過程中，一般采用在一橡膠圓柱外圓表面等距離畫上圓，在縱向畫上圓周均勻分布的直線，當用雙手扭轉時縱向線發生傾斜，圓不變。由此，進入力學的斷面假設，圓柱在純力偶的作用下，橫截面于橫截面發生相對轉動，而該轉動角度與力矩大小和受力點與受力點之間的距離有關，從而驗證剪切虎克定律。現有技術中，由于受試件大小限制，以及實驗儀器及實驗方法制約，一般實驗結果只是驗證剪應變與力矩之間的關系，而無法得到剪應變點和受力點與固定點之間的距離之間的關系，如果需要驗證，則通過另外的設備進行。

為解決以上問題，出現了機械式、光學式和電子式等扭角儀，雖然各有特點，但是基本原理相同。都是將試件某截面圓周繞其形心旋轉的弧長與其另一截面圓周繞其形心旋轉的弧長之差進行放大。但是，一截面相對一截面而不是兩截面或三截面相對同一截面，不能全面得出檢測結果；而且讀數窗小，只能有一人觀察讀數變化，如千分表、毫伏表、單筒望遠鏡等，影響試驗效率，降低教學效果。

因此，需要一種用于檢測試件剪應變的設備，能夠同時對試件的多個截面進行試驗，因而通過一次試驗即能夠得到剪應變與力矩大小以及與受力點與固定點之間的距離的關系，驗證材料剪切虎克定律；而且試驗過程直觀開放，能夠使在場人員均都能看清實驗過程及參數的變化，適用于課堂教學實驗。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種材料剪應變多點激光檢測裝置，能夠同時對試件的多個截面進行試驗，因而通過一次試驗即能夠得到剪應變與力矩大小以及與受力點與固定點之間的距離的關系，驗證材料剪切虎克定律；而且試驗過程直觀開放，能夠使在場人員均都能看清實驗過程及參數的變化，適用于課堂教學實驗；實驗設備結構簡單，操作容易，實驗成本低。

本發明的材料剪應變多點激光檢測裝置，包括試件支撐組件、力矩施加組件和激光檢測組件；

所述試件支撐組件包括用于固定支撐并使試件水平設置的試件支座；

激光檢測組件包括至少兩個沿試件縱向分布的激光器，所述激光器分別固定設置于與其一一對應的激光器夾具，所述激光器夾具固定設置于試件需檢測部位，與激光器的激光線路對應設有用于讀取激光線路轉角的標尺；

所述力矩施加組件用于對試件施加垂直于試件軸線的純力偶。

進一步，力矩施加組件包括與試件在圓周方向固定配合的施力臂，所述施力臂以試件中心線為支點形成杠桿結構，施力臂的兩端分別對試件施加相等的周向力矩；

進一步，所述激光器夾具包括環形卡環和支撐桿，所述環形卡環內圓形成向內的圓形刃口，所述圓形刃口固定套于試件外圓，所述支撐桿豎直向上設置于環形卡環，激光器固定連接于支撐桿上端，所述激光器的激光光路平行于試件的徑向平面；

進一步，所述激光器的激光光路通過反射鏡反射至標尺，所述激光器光路經衍射形成水平的線形光；

進一步，所述反射鏡設置于反射鏡支座，所述反射鏡支座前后、左右和高度可調；所述反射鏡以使激光光路入射角在上下方向改變的方式可前后擺動調整其安裝方位；

進一步，所述施力臂與試件支座分列于試件的軸向兩端；

進一步，所述施力臂兩端與試件中心線之間的距離相等，所述施力臂一端由加力砝碼I施加向下的力，另一端由加力砝碼II通過定滑輪施加向上的力，所述加力砝碼I和加力砝碼II重量相同；

進一步，所述標尺安裝于一標尺架，且標尺左右和上下位置可調；

進一步，所述標尺表面設有熒光層；

進一步，所述反射鏡支座為高度可調的套管結構，所述套管結構的反射鏡支座設有將其鎖緊的鎖緊螺釘I，反射鏡支座通過滑板設置于一基礎之上，所述滑板沿激光光路橫向設有滑槽I，所述反射鏡支座下端以可沿滑槽I往復滑動的方式單自由度配合，并設有用于將反射鏡支座固定鎖緊于滑槽I的鎖緊螺釘II，所述滑板以可沿前后滑動的方式單自由度設置于基礎，并設有鎖緊螺釘III；所述反射鏡通過耳軸可轉動的方式設置于反射鏡支座，所述耳軸設有鎖緊螺釘IV；

所述標尺架為高度可調的套管結構，所述套管結構的標尺架設有將其鎖緊的鎖緊螺釘V，所述標尺架以可橫向滑動的方式單自由度設置于一標尺架座，并設有鎖緊螺釘VI。