[發(fā)明專利]小型自對心單向加載雙軸拉壓試驗裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210442034.7
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN102928295A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧智;劉戰(zhàn)偉;黃先富;廖力
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京萬慧達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11111
• 代理人: 于淼;楊穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙軸試驗加載設(shè)備領(lǐng)域，具體地說，涉及一種小型自對心單向加載雙軸拉壓試驗裝置。

背景技術(shù)

對于各向異性材料，一般的單向拉伸實驗已經(jīng)不能真實的反映材料的物理力學(xué)性能，需要研究材料在相互垂直的兩個方向上同時受到均勻的載荷場時的力學(xué)行為，所得到的雙軸向物理性能對于材料的處理和應(yīng)用以及新材料的研制有重要的意義。

目前，從雙向載荷場的實現(xiàn)來看，主要有兩種方法。

一種是通過薄壁筒的拉扭聯(lián)合加載在材料內(nèi)部造成雙向應(yīng)力場。Sittner等（Metallurgical?and?Materials?Transactions?A，1995，26A，2913）就是采用這種方法研究了CuAlZn多晶在拉扭聯(lián)合作用下的行為。這種方法比較簡便，但是加載的路徑受到限制，并且是近似的雙向應(yīng)力場。對于各向異性材料，無法采用這種方法。

另一種對于單軸加載實現(xiàn)雙軸受力的加載裝置，之前也有學(xué)者進(jìn)行過研究（武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報，1996，vol19，No.2）。如圖2所示，該機(jī)構(gòu)可實現(xiàn)單軸加載雙軸拉伸的效果，但其可調(diào)節(jié)性低，并且也未考慮加載過程中試件對中性的要求，只是單純的單向拉伸雙軸加載裝置。

此外還有一種方法是直接實現(xiàn)雙向應(yīng)力場。具有反饋功能的多軸加載實驗機(jī)可以實現(xiàn)雙軸加載，但是其造價太高，而且一般的大型多軸加載實驗機(jī)對于尺寸很小的形狀記憶合金試樣使用起來也不太方便。Boehler等（Experimental?Mechanics，1994，3，1）提出了一種螺旋加載裝置，如圖1所示。其基本思想是通過四個步進(jìn)電機(jī)帶動螺桿旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)力的加卸載。兩臺水平步進(jìn)電機(jī)控制水平方向的運動，兩臺豎直步進(jìn)電機(jī)控制豎直方向的運動。四臺步進(jìn)電機(jī)之間分別有伺服控制并有四個相應(yīng)的測力機(jī)構(gòu)分別與四個螺桿相連。水平和豎直方向的加載相互獨立。如果在加載過程中試件的中心偏離了加載裝置的中心，則每對測力裝置給出的數(shù)值將出現(xiàn)差異，例如水平方向受力不同，則表明有橫向附加力通過兩個螺桿施加給了試件。如果左邊受力大于右邊受力，則反饋系統(tǒng)通過減慢左邊步進(jìn)電機(jī)的加載速率，提高右邊步進(jìn)電機(jī)的加載速率來使試件的中心重新回到加載裝置的中心。這種反饋系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)可以保證試件始終處于純雙拉狀態(tài)。

為了保證試件始終處于純雙拉狀態(tài)，對于傳感裝置的反饋系統(tǒng)的靈敏度，性能一致性和步進(jìn)電機(jī)加載速率有很高的要求，而且由于信號反饋與加載速率的調(diào)整之間必然存在時間誤差，使得整個實驗過程中容易出現(xiàn)試件的中心偏離和重新回到加載裝置的中心的波動過程，這也增加了試件的夾持調(diào)整難度。

因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)在實驗過程中出現(xiàn)試件的中心偏離、重新回到加載裝置中心的波動過程以及試件的夾持調(diào)整難度大等問題便成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種小型自對心單向加載雙軸拉壓試驗裝置，以解決實驗過程中出現(xiàn)試件的中心偏離、重新回到加載裝置中心的波動過程以及試件的夾持調(diào)整難度大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種小型自對心單向加載雙軸拉壓試驗裝置，其特征在于，包含有一個加載傳動裝置和組合式框架；其中，

所述組合式框架，由主框架1和懸置框架2組成；其中，

所述主框架1，與水平平面的底座固定連接，呈長方形中空結(jié)構(gòu)，其左右、上下兩側(cè)分別設(shè)置有長方形滑槽組17、18、19、20，并在其左右、上下兩側(cè)中間位置分別開有通孔，其中長方形滑槽組中包括縱向滑槽組17、18，和橫向滑槽組19、20；

所述懸浮框架2，呈長方形中空結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主框架1內(nèi)，用放置在四個角上的四個可活動支柱支撐于所述主框架1內(nèi)，其左右，上下兩側(cè)開有圓形通孔，其中上下兩側(cè)開有與加載軸同直徑的圓形通孔，所述懸浮框架2通過支座彈簧28與所述主框架1底座連接；

所述加載傳動裝置，包括：橫向加載軸12、13，縱向加載軸10、15，斜置剛性桿9、11、14、16，橫向滑桿3、7，滑動接頭4、8，步進(jìn)電機(jī)5、6，固定和滑動兩用鉸支座23、24，固定鉸支座25、26；其中，

所述橫向加載軸12、13和所述縱向加載軸10、15穿過所述主框架上的左右、上下兩側(cè)中間位置開有通孔，并與設(shè)置在所述長方形滑槽組17、18、19、20上的橫向滑桿3、7上的滑動接頭4、8和步進(jìn)電機(jī)5、6相連接；其中，所述橫向加載軸12、13與該步進(jìn)電機(jī)5、6在同一軸線；