[發明專利]濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀

有效

• 申請號: 202110555798.6
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113237797B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 張昭;趙偉;劉彥偉;程靖軒;李光耀;郯昊;陳聰;劉奉銀;王鏘;趙鵬康;慕煥東
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01N13/02
• 分類號: G01N13/02
• 代理公司: 濟南領升專利代理事務所(普通合伙) 37246
• 代理人: 王吉勇

1.一種濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：包括可軸向拉伸和壓縮的作動系統、液橋體積控制器、基質吸力控制裝置、控制系統和數據采集與圖像處理系統五個部分；控制系統分別控制作動系統和液橋體積控制器，液橋體積控制器與作動系統連接，作動系統與基質吸力控制裝置連接，數據采集與圖像處理系統采集作動系統產生的數據；

所述作動系統包括由上至下依次設置的拉壓裝置、位置調節裝置、上支座和下支座；

所述液橋體積控制器包括前端開口的筒體，筒體開口端安裝有中心開孔的封頭，筒體后端設置有動力機構，動力機構與殼體內的T型柱塞機構連接，并能帶動T型柱塞機構往復移動；在筒體內側嵌設有密封圈，使筒體、封頭和T型柱塞形成獨立密閉空間，當T型柱塞向上運動時即可將獨立密閉空間內的液體注出；

所述筒體由兩段不同內徑的圓筒通過外部的套環和第二壓環連接組成，前段內徑小于后段內徑，前段為柱筒，后段為第一導筒，套環嵌套于第一導筒和柱筒外側，之后用第二壓環固定，第一導筒內側面沿長度方向開設有第一導槽；

所述動力機構包括第一步進電機，第一步進電機與第一軸承盒固定為一體，第一軸承盒通過第一壓環和第一鍵環與第一導筒一端連接，第一鍵環嵌套于第一導筒下端外側的凹槽內，之后用第一壓環固定；

所述位置調節裝置包括安裝于殼體內的上下兩組固定連接的齒輪齒條機構，兩組齒輪齒條機構的齒條相互垂直設置；上組齒輪齒條機構的齒條與拉壓裝置底部固定連接，下組齒輪齒條機構的齒條與上支座固定連接，上、下支座匹配對應設置；

所述T型柱塞機構包括設置于第一導筒內且與第一步進電機輸出軸通過聯軸器連接的第一絲杠，第一絲杠上配套有第一絲母，第一絲母的側面上固定有第一導鍵，第一導鍵嵌入到第一導槽中，并能沿第一導槽往復移動，第一絲母在第一導筒中豎向運動時不會隨第一絲杠旋轉；第一絲母與T型柱塞的大頭端固定連接，T型柱塞內部開有盲孔，盲孔的開口朝向T型柱塞的大頭端，盲孔的直徑大于第一絲杠的外徑，能保證第一絲杠在盲孔中自由運動；T型柱塞的大頭端外徑大于T型柱塞的內徑小于第一導筒的內徑，大頭端位于第一導筒內，T型柱塞其余部分位于柱筒內；

所述拉壓裝置包括第二導筒，第二導筒一端通過第四壓環和第三鍵環與第二軸承盒連接，第三鍵環嵌套于第二導筒上端外側的凹槽內，之后用第四壓環固定；第二軸承盒與第二步進電機固定為一體；第一導筒內側面沿長度方向開設有第二導槽；第一導筒的另一端安裝有封環，封環嵌于第二導筒內側，之后用第五壓環固定；第二步進電機的輸出軸通過聯軸器與第二絲杠連接，第二絲杠配套有第二絲母，第二絲母的側面上固定有第二導鍵，第二導鍵嵌入到第二導槽中，并能沿第二導槽往復移動，第二絲母在第二導筒中豎向運動時不會隨第二絲杠旋轉；第二絲母上安裝有拉桿，拉桿穿過封環與位置調節裝置連接。

2.根據權利要求1所述的濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：所述封頭通過第二鍵環和第三壓環安裝于柱筒前端，第二鍵環嵌套于柱筒上端外側的凹槽內，之后用第三壓環固定。

3.根據權利要求1所述的濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：上組齒輪齒條機構包括相嚙合的第一齒輪和第一齒條，第一齒輪固定于第一旋鈕上，第一旋鈕支撐安裝于殼體上的縱向槽中，并能沿縱向槽往復移動；

下組齒輪齒條機構包括相嚙合的第二齒輪和第二齒條，第二齒輪固定于第二旋鈕上，第二旋鈕支撐安裝于殼體上的橫向槽中，并能沿橫向槽往復移動；

第一齒條和第二齒條固定連接；第一齒條與拉壓裝置的拉桿連接，第二齒條底部與上支座固定連接。

4.根據權利要求1所述的濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：所述上支座為一上下端密封的桶體，且上下端面以及相對的側面上分別設有開口，上端開口為排氣口，排氣口上安裝有第三截止閥；下端開口用于安裝上顆粒，并向上顆粒注入液體；左右側開口分別通過管路與液橋體積控制器和基質吸力控制裝置連通，且管路上設置有閥門。

5.根據權利要求4所述的濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：所述基質吸力控制裝置包括升降臺，升降臺上設置有燒杯，升降臺一側設置有量筒，量筒和燒杯分別通過管路與上支座的一側面開口連通，管路上設置有閥門。

6.根據權利要求1所述的濕顆粒間液橋拉伸-壓縮力學性能試驗儀，其特征在于：所述數據采集和圖像處理系統包括計算機、高精度天平和兩個工業電子顯微鏡，高精度天平和兩個工業電子顯微鏡均通過數據線與數據采集與計算機連接，高精度天平上置有下支座，下支座為倒T型結構，其豎直部分中心開有用于放置下顆粒的豎向盲孔；兩個工業電子顯微鏡分別對應設置于上下支座之間的測試顆粒的正面與側面，觀察顆粒位置并用位置調節裝置使兩顆粒對中，以形成對稱性好、不影響試驗初始條件的液橋。