[發(fā)明專利]一種材料切變模量測定裝置及測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710029787.8
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN107063842B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟赟;常相輝;樊代和;劉其軍;魏云;周賢永;蘇啟旺;賈欣燕;秦鵬程;宋世軍;牟茁;鄧文浩;周昊
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/24
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 鐘玉巧

1.一種材料切變模量測定裝置，其特征在于：包括主底座(1)和副底座(2)，主底座(1)上設(shè)有第一支架(3)和第二支架(4)，第一支架(3)上設(shè)有固定夾頭，第二支架(4)上設(shè)有轉(zhuǎn)動夾頭(5)，轉(zhuǎn)動夾頭(5)通過滾珠軸承與第二支架(4)可轉(zhuǎn)動相連，試件的兩端分別與固定夾頭和轉(zhuǎn)動夾頭(5)相連，轉(zhuǎn)動夾頭(5)與加荷臂(6)相連；

試件上套設(shè)有夾箍推環(huán)(7)，夾箍推環(huán)(7)與連接桿(8)相連，連接桿(8)的一端穿過第一支架(3)與轉(zhuǎn)動盤(9)相連，連接桿(8)可相對于第一支架(3)轉(zhuǎn)動和軸向移動；轉(zhuǎn)動盤(9)上設(shè)有指向轉(zhuǎn)動盤(9)圓心的平行光源(10)；

副底座(2)上設(shè)有刻度盤(11)，刻度盤(11)與游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)相連，刻度盤(11)、游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)和轉(zhuǎn)動盤(9)的圓心均位于試件的軸線延長線上；游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)的圓心處設(shè)有光柵(13)，平行光源(10)發(fā)出的光線與光柵(13)相交；光柵(13)的一側(cè)設(shè)有望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡與平行光源(10)位于同一直線上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述光柵平面垂直于游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)，游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)與轉(zhuǎn)動盤(9)平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)可繞自身圓心轉(zhuǎn)動。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述夾箍推環(huán)(7)上等距的設(shè)有三顆定位螺釘(14)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動夾頭(5)通過滾珠軸承與第二支架(4)可轉(zhuǎn)動相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述第二支架(4)與主底座(1)為可拆卸連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述第一支架(3)上設(shè)有用于連接桿(8)通過的通孔(15)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)上設(shè)有兩個游標(biāo)，兩個游標(biāo)設(shè)于游標(biāo)轉(zhuǎn)盤(12)上相隔180度的對稱位置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料切變模量測定裝置，其特征在于：所述望遠(yuǎn)鏡的視野中心設(shè)有水平叉絲。

10.一種基于權(quán)利要求1-7、9中任意一項(xiàng)所述一種材料切變模量測定裝置的材料切變模量測定方法，其特征在于包括以下步驟：

S1、對試件進(jìn)行測量，計(jì)算出試件的極慣性矩其中D為試件圓截面直徑，測量加荷臂的端部載荷處距離試件圓截面圓心的距離a，測量夾箍推環(huán)至固定夾頭的水平距離L；

S2、打開平行光源，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動盤，使第k級衍射光與望遠(yuǎn)鏡視野中的水平叉絲重合，此時平行光源轉(zhuǎn)動了θ角度：

其中d為光柵常數(shù)，λ為平行光源發(fā)出的入射光波長，讀取游標(biāo)轉(zhuǎn)盤的初始讀數(shù)α₁；

S3、在加荷臂的端部載荷施加適當(dāng)向下的力ΔF，試件受到負(fù)扭矩ΔM＝ΔFa的作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)，截面間產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)角固夾在試件上的夾箍推環(huán)帶動轉(zhuǎn)動盤和平行光源隨著截面間的相對扭轉(zhuǎn)而等量轉(zhuǎn)動，望遠(yuǎn)鏡視野中第k級衍射光將偏離水平叉絲位置；

S4、順著力ΔF的方向轉(zhuǎn)動游標(biāo)轉(zhuǎn)盤，使第k級衍射光再次與望遠(yuǎn)鏡視野中的水平叉絲重合，讀取此時游標(biāo)轉(zhuǎn)盤的讀數(shù)α₂，則光柵旋轉(zhuǎn)了α角度：

α＝α₂-α₁，

則步驟S3中相對扭轉(zhuǎn)角

根據(jù)得到最終切變模量的表達(dá)式為：