[發明專利]一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置

有效

• 申請號: 202011590965.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112763315B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 孫興凍;徐克;汪杰;蔣銳;許良元;徐海明;雒有寶;沈弘勁;蔣柯;李潤林;景文康;徐可可;陳普雙
• 申請（專利權）人: 安徽農業大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20
• 代理公司: 深圳泛航知識產權代理事務所(普通合伙) 44867
• 代理人: 鄧愛軍

1.一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：包括工作臺以及設置在工作臺上的環境模擬單元、水平方向的拉伸/壓縮加載單元、豎直方向的彎曲加載單元、精密檢測單元，被測試件貫穿所述環境模擬單元；所述環境模擬單元可以模擬試件實際服役時所處的氛圍環境，所述拉伸/壓縮加載單元向所述環境模擬單元中的被測試件施加水平方向的外力，所述彎曲加載單元向所述環境模擬單元中的被測試件施加豎直方向的外力，所述精密檢測單元用于檢測被測試件在所述環境模擬單元中被測時的形變量和受力情況；

所述環境模擬單元采用中空設計兩端封閉的軟體波紋管，在波紋管內部可對被測試件實際服役時所處的溫度、酸堿度、液體環境進行模擬，所述波紋管的兩封閉端各開有與被測試件直徑相同的小孔，用于被測試件貫穿波紋管；

所述拉伸/壓縮加載單元、彎曲加載單元共同包括有可升降凸臺，所述拉伸/壓縮加載單元還包括水平傳動機構，所述水平傳動機構與所述可升降凸臺傳動連接；

所述彎曲加載單元還包括豎直傳動機構，所述豎直傳動機構與所述可升降凸臺傳動連接，所述波紋管的一端通過夾具Ⅱ固定在所述工作臺上垂直安裝的擋板上，所述波紋管的另一端通過夾具Ⅰ固定在所述可升降凸臺上。

2.根據權利要求1所述的一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：所述拉伸/壓縮加載單元的水平傳動機構包括水平導軌、直流伺服電機Ⅰ、一級蝸桿Ⅰ、一級蝸輪Ⅰ和二級蝸輪Ⅰ、二級蝸桿Ⅰ、蝸輪蝸桿軸Ⅰ、滾珠絲杠Ⅰ，所述水平導軌通過導軌固定座固定設置在工作臺上，所述可升降凸臺滑動設置在所述水平導軌上，所述可升降凸臺與水平導軌構成移動副；所述直流伺服電機Ⅰ固定在電機固定座Ⅰ上，所述電機固定座Ⅰ固定在工作臺上；所述一級蝸桿Ⅰ、一級蝸輪Ⅰ和二級蝸輪Ⅰ、二級蝸桿Ⅰ均通過蝸輪蝸桿軸Ⅰ連接，所述蝸輪蝸桿軸Ⅰ與軸承Ⅰ相配合，軸承Ⅰ安裝在軸承固定座Ⅰ內，軸承固定座Ⅰ與工作臺連接；所述直流伺服電機Ⅰ輸出的動力經由一級蝸桿Ⅰ，一級蝸輪Ⅰ、二級蝸桿Ⅰ、二級蝸輪Ⅰ的減速作用將驅動轉矩傳遞到滾珠絲桿Ⅰ上，所述滾珠絲桿Ⅰ將旋轉運動轉化為直線運動并帶動可升降凸臺及固定在其上方的夾具Ⅰ在水平導軌上往返運動，完成對被測試件的拉伸/壓縮加載。

3.根據權利要求1或2所述的一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：所述彎曲加載單元的豎直傳動機構包括直流伺服電機Ⅱ、一級蝸桿Ⅱ、一級蝸輪Ⅱ、二級蝸桿Ⅱ、二級蝸輪Ⅱ、三級蝸桿、三級蝸輪、蝸輪蝸桿軸Ⅱ、傳動軸、滾珠絲桿Ⅱ，所述直流伺服電機Ⅱ固定在電機固定座Ⅱ上，所述電機固定座Ⅱ固定在工作臺上；所述一級蝸桿Ⅱ、一級蝸輪Ⅱ和二級蝸輪Ⅱ、二級蝸桿Ⅱ均通過蝸輪蝸桿軸Ⅱ連接，蝸輪蝸桿軸Ⅱ與軸承Ⅱ相配合，軸承Ⅱ安裝在軸承固定座Ⅱ內，軸承固定座Ⅱ與工作臺相連；所述二級蝸輪Ⅱ、二級蝸桿Ⅱ和三級蝸桿、三級蝸輪又通過傳動軸相連接；所述直流伺服電機Ⅱ輸出的動力經由一級蝸桿Ⅱ、一級蝸輪Ⅱ、二級蝸桿Ⅱ、二級蝸輪Ⅱ、三級蝸桿、三級蝸輪的減速作用將驅動轉矩傳遞到滾珠絲桿Ⅱ上，滾珠絲桿Ⅱ將旋轉運動轉化為直線運動，并帶動可升降凸臺及固定在其上方的夾具Ⅰ上下運動，完成對被測試件的彎曲加載。

4.根據權利要求3所述的一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：所述精密檢測單元包括位移傳感器Ⅰ、位移傳感器Ⅱ、電容式壓力傳感器，環形力傳感器；所述位移傳感器Ⅰ的固定端安裝在固定于工作臺上的位移傳感器固定座Ⅰ上，所述位移傳感器Ⅰ的測量端與可升降凸臺底部相連，用于檢測拉伸/壓縮過程中的位移量；所述位移傳感器Ⅱ的固定端安裝在固定于可升降凸臺上的位移傳感器固定座Ⅱ上，所述位移傳感器Ⅱ的測量端與可升降凸臺底部相連，用于檢測施加彎曲載荷時試件的彎曲變形量；所述電容式壓力傳感器的一端固定在擋板上、一端與夾具Ⅱ相連，直接獲得拉伸/壓縮過程中的力信號；所述環形力傳感器內側包裹著被測試件、外側與夾具Ⅰ的夾具孔固定，以此獲得施加彎曲載荷時的力信號。

5.根據權利要求1所述的一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：所述波紋管的頂部開設有開孔，所述開孔中設置透明觀察窗。

6.根據權利要求3所述的一種可進行環境模擬的拉伸/壓縮-彎曲力學測試裝置，其特征在于：所述波紋管的兩端分別通過螺釘與夾具Ⅰ、夾具Ⅱ固定，所述夾具Ⅰ、夾具Ⅱ均采用四爪設計，并在其夾持端做滾花處理，當被測試件處于無載條件下時，所述夾具Ⅰ、夾具Ⅱ中心點在同一水平線上。