[發(fā)明專利]一種用于片狀彈簧常溫及高溫應力松弛測試的設備

無效

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• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102650581A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設計）人: 符麗君;張衛(wèi)方;趙麗;趙世君;楊明遠;陳宇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N3/54
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發(fā)明屬于常溫及高溫片狀彈簧應力松弛測試技術領域，具體涉及一種應用于片狀彈簧常溫及高溫應力應力松弛測試的設備。

背景技術

彈性元件長期使用及貯存狀態(tài)下由于拉伸、壓縮、彎曲和扭轉載荷作用下的主要失效模式之一為應力松弛，應力松弛即在總應變恒定的條件下，應力隨時間下降的現(xiàn)象，這種失效模式幾乎存在于所有的彈性件。針對彈性件應力松弛試驗方法主要原理為評定其在規(guī)定時間內初始彈性應變轉變?yōu)榉菑椥詰兊奶匦浴＠鞈λ沙诤蛷澢鷳λ沙谠囼灧椒ㄊ窃u定材料及其制件的應力松弛性能的主要方法。其中環(huán)狀試樣法和懸臂梁式彎曲應力松弛是彎曲應力松弛試驗方法中主要的試驗方法，大多基于美國ASTME328-78“材料和結構的應力松弛試驗標準推薦方法”，但是環(huán)狀試樣法不能直接反應試驗材料的應力松弛性能，且試驗件難以加工。基于美國標準采用的彎曲狀態(tài)簧片應力松弛數(shù)據(jù)的測量常用的方法是給試樣施加各種撓度水平時，用應變儀獲得一條應變-撓度曲線，用軸向拉伸試驗確定材料的應力應變特性，利用這一特性建立彎曲撓度，產(chǎn)生所要求的施加應力。將受力試樣放入設定溫度使之應力松弛一定時間，然后把試樣從夾具上移開，用光學比較儀測量所產(chǎn)生的永久變形，用初始撓度換算成初始應力的相似方法，把永久度變形換算成損失應力。目前通用的采用螺栓加載測量方法通過螺栓加載，然后將螺栓固定在底座上。該測試設備和方法自動化程度較低，誤差相對較大，而且不能實現(xiàn)帶溫測量，由于裝置本身的局限性，需要通過其他固定裝置將其固定，很大程度上增大了勞動量，增加了裝置的復雜性和不穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中片狀彈簧常溫和高溫應力松弛測試設備存在自動化程度低、測量誤差較大的問題，提供一種用于片狀彈簧常溫及高溫應力松弛測試的設備。

本發(fā)明提出的用于片狀彈簧常溫及高溫應力松弛測試的設備，主要包括底座、限制器、上板、壓力傳感器、壓頭、前側板和后側板。上板平置于底座的正上方，底座與上板的中心位置垂直對應，上板的中心位置開有中心通孔，在中心通孔左右對稱的位置開有左通孔和右通孔，底座上垂直對應上板的左通孔和右通孔的位置開有左沉孔和右沉孔。在底座的左沉孔和上板的左通孔之間安裝有左限制器，在底座的右沉孔和上板的右通孔之間安裝有右限制器。左、右限制器的兩端帶外螺紋，限制器上端分別通過螺栓固定在上板的左通孔或右通孔上，下端分別固定在底座的左沉孔或右沉孔中。壓力傳感器和壓頭位于底座和上板之間。壓力傳感器通過傳感器引線與數(shù)據(jù)顯示儀表連接。壓力傳感器的上端固定在上板的中心通孔上，下端固定有壓頭，壓頭與待測片狀彈簧接觸，具體壓頭與待測片狀彈簧的中間位置線接觸，且壓頭的寬度大于試樣的寬度。前側板和后側板分別固定在底座的前側和后側，前側板、后側板以及底座三者的下側面的中心位于同一條豎直水平線上。前側板的上側的中心開有沉孔，用于固定待測片狀彈簧開孔的一端；后側板上側的中間位置開有凹槽，用于放置待測片狀彈簧的另一端。所述后側板的凹槽的底部與前側板的上側面處于同一水平面。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于：

(1)本發(fā)明設備設計簡便，易于加工，且相對于目前常用的確定應力和撓度的關系的方法，本發(fā)明不需要確定應力和撓度的關系，測量簡單。另外，目前常用測量方法是將試樣放到設定的溫度，放置一定時間，然后把試樣從其夾具上移開，用光學比較儀測量產(chǎn)生的永久變形，然后把永久變形換算成損失應力。而使用本發(fā)明測試裝置不需要將永久變形換算成損失應力，測試數(shù)據(jù)獲取簡單、準確。

(2)本發(fā)明設備采用了高精度壓力測量傳感器和高靈敏度的數(shù)字顯示裝置，試驗過程中不用將試樣拿出測試，不用更換試樣，影響數(shù)據(jù)波動的因素較少，不需要對試樣測量若干次取平均值，因而提高了工作效率，避免了因循環(huán)測量記錄帶來的誤差。保證了應力測試結果的準確性、可重復性和再現(xiàn)性，從而提高了測量數(shù)據(jù)的精度。

(3)本發(fā)明設備中的壓力測量傳感器可以根據(jù)實際使用要求，采用耐高溫壓力傳感器，實現(xiàn)所需溫度范圍內的連續(xù)測量目的。

(4)在壓力傳感器和試樣之間設置安裝一個壓頭，避免了壓力傳感器螺栓直接和試樣接觸造成的應力分布不均，也避免了金屬高溫軟化后粘連壓力傳感器，造成壓力傳感器使用壽命和試驗精度下降的問題。且壓頭的線接觸的形狀優(yōu)點，避免了圓柱狀壓頭作用下，產(chǎn)生的試樣卷邊問題。

(5)在壓力傳感器外螺紋頭部和壓頭相連接部分設置一段光桿，避免由于反復使用造成螺紋磨損而引起兩者之間接觸的間隙，進而影響測試精度的問題。