[實(shí)用新型]拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320461089.2
• 申請(qǐng)日: 2013-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203405370U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙宏偉;楊柳青;孔祥飛;趙丹;吳鵬輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/00;G01N3/08;G01N3/20;G01N3/22
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及機(jī)電領(lǐng)域，特別涉及一種拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)。本實(shí)用新型可作為獨(dú)立拉伸/壓縮模式或獨(dú)立彎曲模式或獨(dú)立扭轉(zhuǎn)模式材料力學(xué)性能測(cè)試裝置，即單一載荷測(cè)試模式；也可作為在給定拉伸/壓縮應(yīng)力水平下的扭轉(zhuǎn)載荷的材料力學(xué)性能測(cè)試或給定拉伸/壓縮應(yīng)力水平下的彎曲載荷的材料力學(xué)性能測(cè)試，即復(fù)合載荷測(cè)試模式。通過(guò)控制檢測(cè)模塊對(duì)載荷/位移信號(hào)的采集，可檢測(cè)材料在復(fù)合載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程。兩種復(fù)合載荷的施加方式為材料的力學(xué)性質(zhì)的研究提供了新的方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的材料力學(xué)性能測(cè)試方法為拉伸法、壓縮法、扭轉(zhuǎn)法、彎曲法等，都是屬于單一載荷模式下測(cè)量材料的各種力學(xué)性能參數(shù)。測(cè)量的各種參數(shù)都是單一載荷下的結(jié)果，而與實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中零件所承受的復(fù)雜載荷不一致，進(jìn)而使得結(jié)果不具有普遍說(shuō)服力。而隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能要求越來(lái)越高，機(jī)械結(jié)構(gòu)在實(shí)際工況中受到復(fù)合載荷作用的綜合力學(xué)性能受到廣泛的關(guān)注，其載荷的施加方式和測(cè)量方法也不斷變化發(fā)展。

????拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)是指試件在兩種或兩種以上載荷下，通過(guò)外接控制檢測(cè)儀器對(duì)載荷作用下的材料發(fā)生的變形、損傷直至失效破壞的過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一種力學(xué)測(cè)試技術(shù)。在力學(xué)性能測(cè)試中，抗拉/彎強(qiáng)度、彈性模量、切變模量、屈服極限抗扭強(qiáng)度等參數(shù)集中反映了材料的綜合性能。復(fù)合載荷測(cè)試可以揭示材料在實(shí)際外界載荷作用下的變形損傷規(guī)律，與單一載荷測(cè)試相比，可以發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象及規(guī)律，更有利于研究材料的力學(xué)行為。

目前，拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)在國(guó)內(nèi)很少見(jiàn)，研究觀(guān)測(cè)手段尚不成熟，具體表現(xiàn)在：1、復(fù)合載荷施加過(guò)程中的同步性難以保證，且需要各種載荷之間的相互匹配。2、測(cè)試過(guò)程中的控制檢測(cè)儀器如各種類(lèi)型傳感器、編碼器、驅(qū)動(dòng)器等會(huì)受到其余載荷的影響，測(cè)量精度難以保證。3、裝置中動(dòng)力元件及傳動(dòng)元件的布局會(huì)影響整體的尺寸結(jié)構(gòu)，也關(guān)系到測(cè)量試件的尺寸形狀。4、裝夾試件的夾具需要考慮拉扭復(fù)合載荷的作用，同時(shí)要承受彎曲載荷，夾具設(shè)計(jì)難度較大。綜上所述，設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)巧妙，測(cè)試精度高的復(fù)合載荷條件下的材料力學(xué)性能測(cè)試裝置來(lái)檢測(cè)材料綜合作用下的力學(xué)性能十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題。本實(shí)用新型可集成拉伸/壓縮測(cè)試、彎曲測(cè)試、扭轉(zhuǎn)測(cè)試及基于上述兩種單一載荷形式的復(fù)合載荷測(cè)試。測(cè)試裝置由拉壓模塊、彎曲模塊、扭轉(zhuǎn)模塊、控制檢測(cè)模塊、試件裝夾模塊組成。該測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)巧妙，可在復(fù)合載荷模式下測(cè)試材料的各種綜合力學(xué)性能?？蓪?shí)現(xiàn)拉壓彎扭復(fù)合載荷模式下材料及其制品的力學(xué)性能測(cè)試，拉/壓彎復(fù)合載荷測(cè)試，拉/壓扭復(fù)合載荷測(cè)試，也可實(shí)現(xiàn)拉壓彎扭單一載荷下力學(xué)性能測(cè)試。

本實(shí)用新型的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

拉伸-彎曲-扭轉(zhuǎn)多載荷下的材料微觀(guān)力學(xué)性能測(cè)試平臺(tái)，包括拉壓模塊、彎曲模塊、扭轉(zhuǎn)模塊、控制檢測(cè)模塊、試件裝夾模塊，測(cè)試平臺(tái)以拉壓模塊為基本功能模塊，扭轉(zhuǎn)模塊布置在拉壓模塊一端，其功能可與拉壓模塊功能相互獨(dú)立或關(guān)聯(lián)，試件裝夾模塊布置在拉壓模塊上，彎曲模塊獨(dú)立布置在測(cè)試平臺(tái)上龍門(mén)架2一側(cè)，功能與拉壓模塊相互獨(dú)立，控制檢測(cè)模塊分布在各個(gè)功能模塊上；

所述拉壓模塊是：直流電機(jī)4帶動(dòng)蝸桿Ⅰ8轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿Ⅰ8帶動(dòng)蝸輪Ⅰ7轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿Ⅱ10帶動(dòng)蝸輪Ⅱ12轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出動(dòng)力使雙向滾珠絲杠11轉(zhuǎn)動(dòng)，布置在直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌Ⅰ22上的兩端支撐座相離或相向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的拉伸或壓縮；光電編碼器3控制直流電機(jī)4的轉(zhuǎn)速大小和方向，支撐蝸桿軸Ⅱ33的圓錐滾子軸承Ⅰ9承受蝸桿所受軸向力，雙向滾珠絲杠11使試件進(jìn)行雙向拉壓，保證試件所受載荷均勻?qū)ΨQ(chēng)；

所述彎曲模塊是：步進(jìn)電機(jī)Ⅱ23通過(guò)電機(jī)法蘭Ⅲ24、撓性聯(lián)軸器Ⅰ25與滾珠絲杠27連接，絲杠螺母Ⅰ28帶動(dòng)安裝在導(dǎo)軌Ⅱ34上的支撐座Ⅳ35上下移動(dòng)，壓頭31下移實(shí)現(xiàn)對(duì)試件的彎曲載荷，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)Ⅱ23轉(zhuǎn)速的大小和方向；

????所述扭轉(zhuǎn)模塊是：步進(jìn)電機(jī)Ⅰ17帶動(dòng)齒輪Ⅱ19轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪Ⅰ18與齒輪Ⅱ19嚙合，齒輪Ⅰ18安裝在軸43上，撓性聯(lián)軸器Ⅲ42連接軸43和扭矩傳感器47，撓性聯(lián)軸器Ⅱ40連接扭矩傳感器47和夾具固定軸Ⅰ50，扭矩傳感器47固定在傳感器固定座41上，夾具固定軸Ⅰ50通過(guò)法蘭軸承Ⅰ、Ⅱ58、59安裝在支撐座Ⅵ48上，夾具下壓板Ⅰ51與夾具固定軸Ⅰ50通過(guò)螺栓連接在一起；