[發明專利]一種板材厚向變形抗力自動測量系統

有效

• 申請號: 201910247870.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109975105B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 吳向東;張毅升;周應科;李小軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種自動檢測的板材厚向變形抗力試驗模具及試驗系統，包括壓縮凹模、壓縮凸模、壓縮塊和測量系統，其主要針對于板料成型領域的平面變形抗力的研究。位移傳感器安裝于壓縮凹模之上，載荷傳感器置于壓縮凹模，可以通過兩種傳感器實時監測并采集作用于試驗樣件的位移和載荷信息。測量系統由測量桿、測量固塊、壓縮彈簧構成，實現對位移變形的精確轉移，從而讓位移傳感器準確采集數據。壓縮塊采用全新的力傳遞計算方法設計，完成壓縮塊的減重，采用直角定位板對中安裝和直角滑道固定，提高了壓縮塊的對中度和便于不同面積的壓縮塊更換。帶有自動檢測功能的壓縮模具，降低了試驗對試驗機的功能要求，方便試驗操作。

技術領域

本發明屬于材料性能測試技術領域，涉及一種通過合理的檢測控制裝置搭建和結構設計，實現壓縮過程中的精確實時測量的裝置，具體為一種自動檢測的板材厚向變形抗力試驗模具，以及與該模具相適應的自動檢測系統和方法。

背景技術

隨著機械制造、航空航天、石油化工、精密儀器等支柱型產業和建設型行業的迅猛發展，金屬材料作為結構的基礎材料，在其中，長期以來一直起到關鍵性的作用，對于材料性能的分析設備方法也引起了愈來愈多的重視。為深入研究金屬的微觀組織和力學性能，建立了一系列評估試驗方法。同時隨著對新興產業的發展，也將智能化材料性能試驗設備列入高端裝備制造產業，成為重點支持技術領域。

壓縮實驗是材料性能測試中的一項重要內容，壓縮模具是用來測定金屬在一定的變形條件下進行塑性變形時于單位橫截面積上抵抗此變形力的實驗設備。如圖1所示，原有的壓縮模具是通過將壓縮塊做成窄長形，采用合理的外觀幾何尺寸，保證其具體應變條件。測試時在壓縮塊及試件表面擦拭潤滑劑，從而保證壓縮塊的橫向阻力趨于0。通過上下兩個同樣形狀的尖狀模具運動，實現試件的壓縮過程。但上述模具存在這樣的缺點：靜止時，上、下壓縮塊對中具有隨機效果；當工作時，由于對中不佳的現象會加劇，從而影響試驗測量的精度。此外，壓縮塊形狀簡單，整體結構笨重，未進行合理設計，存在資源浪費問題。隨后陳燦設計出了如下壓縮模具，將下部設計為凹狀滑道，防止測量試件橫向滑動，提高了試件與壓縮塊的對中度，如圖2所示。但是這種裝置由于軌道壁板的限制性，對試驗試件的尺寸精確度提出了更高的要求，如果加工精度較差，會導致試件無法安裝或安裝位置出現偏差，從而影響試驗精度。若更改壓縮面積進行試驗時，模具需要重新安裝與調試，工作量較大。此外，通過研究發現目前存在的壓縮模具均需要借助性能較高、功能齊全、控制精度較高的試驗機采集系統來完成所需位移、載荷數據的實時記錄，從而計算金屬材料的平面變形抗力。因此，這將對試驗所進行的環境提出了很高的要求，從而也增加了試驗的難度。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明旨在提供一種可以自動實時檢測金屬板料位移與載荷的變形抗力試驗模具與系統，該模具主要針對板材進行研究，由于板材厚度方向小，因此主要采取壓縮變形的方式測量金屬平面變形抗力并進行研究。同時用以解決現存的對中不良、更換繁雜、受力不佳、對試驗系統要求過高的問題。

本發明完整的技術方案包括：

一種板材厚向變形抗力自動測量系統，包括自動檢測的板材厚向變形抗力試驗模具，所述自動檢測的板材厚向變形抗力試驗模具包括壓縮凹模、壓縮凸模、位移傳感器、載荷傳感器，其中所述壓縮凹模位于測量的試件上方，所述壓縮凸模位于試件下方，在與試件接觸的壓縮凸模上方設置有下壓縮塊，在與試件接觸的壓縮凹模下方設置上壓縮塊，所述上壓縮塊和下壓縮塊的結構相同；其中在凹模與上壓縮塊、壓縮凸模和下壓縮塊的連接處，分別設有略低于壓縮塊邊緣高度的直角滑道，所述直角滑道分別位于壓縮凹模和壓縮凸模中心；

所述壓縮凹模上設有用來安裝與固定所述板材厚向變形抗力自動測量系統的凹模盲孔；

所述壓縮凸模上設有安裝載荷傳感器的安裝孔，并安裝有載荷傳感器，載荷傳感器對壓縮過程中的載荷進行測量；壓縮凸模下方的橫截面縮小，并設置有與試驗機連接的圓孔通道；

位移傳感器對壓縮過程中壓縮凹模和壓縮凸模的位移變化進行測量；