[發明專利]一種橫梁彎曲法楊氏模量測量儀

在審

• 申請號: 201611015798.2
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN106596288A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 梁霄;田源;龔恒翔
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/06
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙)50211
• 代理人: 劉興順

技術領域

本發明屬于楊氏模量測量儀領域，尤其涉及一種橫梁彎曲法楊氏模量測量儀。

背景技術

楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量，僅取決于材料本身的物理性質，是選定機械零件材料的依據之一，是工程技術設計中常用的參數。楊氏模量的測定對研究金屬材料、光纖材料、半導體、納米材料、聚合物、陶瓷、橡膠等各種材料的力學性質有著重要意義。

現有的測量方法一般有拉伸法、梁彎曲法、振動法、內耗法等，還出現了利用光纖位移傳感器、莫爾條紋、電渦流傳感器和波動傳遞技術(微波或超聲波)等實驗技術和方法測量楊氏模量。

橫梁彎曲法測楊氏模量是通過測得材料在已知作用力下所產生的形變量，依據胡克定律推出材料楊氏模量的一種方法。如圖7所示，厚度為a、寬度為b的均勻梁，水平對稱地懸掛在距離為L的兩刀口上，對均勻梁施加一個垂直向下的壓力F，梁的擾度從原來的0變為Δy，施加壓力之后均勻梁的楊氏模量為:

目前，橫梁彎曲法的主要實現方式有：1、重物法，即加掛砝碼，再利用測微鏡目測Δy；2、霍爾位置傳感器法，即利用霍爾位置傳感器測量Δy。

在實際測量過程中，我們發現重物法主要存在如下兩個問題：a、由于砝碼具有一定質量，不同的砝碼之間具有間隔，故不能實現連續加載F，而有的工件E數值較小，不能承受較大的F，F過大就會導致工件斷裂，或者導致工件發生非彈性形變；b、由于測微目鏡有最小讀數范圍限制，不能實現連續讀數，而Δy的數值往往很小，這樣就不能準確讀出Δy，并且人眼讀數誤差也會導致Δy讀數有偏差。上述兩個問題使重物法從原理上就有誤差，這樣就不能準確測量楊氏模量?；魻栁恢脗鞲衅鞣?，即利用霍爾位置傳感器測量Δy，但霍爾位置傳感器基于均勻磁場的工作，在較大尺度范圍實現精確的均勻磁場并不是很容易的事情，有些位置為非線性關系，這樣就從原理上無法準確測量Δy，也就無法準確測量楊氏模量，并且霍爾位置傳感器測量要預先定標，不僅麻煩，而且也引入了新的系統誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種橫梁彎曲法楊氏模量測量儀，欲克服現有重物法和霍爾位置傳感器法的缺陷，準確地測量楊氏模量。

本發明的技術方案如下：一種橫梁彎曲法楊氏模量測量儀，其特征在于：包括底座(1)和投射板，其中底座(1)頂面固設有一個門形梁(2)，該門形梁的水平段連接有上刀片組件；所述上刀片組件包括升降塊(3)和螺桿(7)，其中升降塊(3)位于所述門形梁(2)水平段的下方，該升降塊的右端面與上刀片(4)上端固定，上刀片(4)下端懸空；所述升降塊(3)上的滑動孔與豎直導向軸(5)滑動配合，且豎直導向軸上端與門形梁(2)水平段的底面固定，該升降塊的安裝孔中安裝有螺母(6)；所述螺桿(7)為上大、下小的兩段式階梯軸結構，其小徑段與所述螺母(6)螺紋連接，該螺桿上的臺階面與軸承(8)轉動配合，軸承(8)通過軸承套筒(9)安裝在所述門形梁(2)水平梁上的安裝孔中，轉動所述螺桿(7)可帶動上刀片(4)升降；

所述上刀片組件下方設有下刀片組件，該下刀片組件包括施力框(10)和十字升降塊(19)，其中施力框(10)上對應所述上刀片(4)設有下刀片(11)，該下刀片下端與施力框(10)固定，且下刀片(11)的上端懸空；所述施力框(10)的內孔頂部設有用于對待測工件中部施加下壓力的下壓刀口(12)，且所述門形梁(2)兩豎直段中部的安裝孔孔底設有上頂刀口(13)，該上頂刀口用于頂待測工件的兩端；所述施力框(10)頂部固定有激光器安裝塊(14)，在激光器安裝塊的水平安裝孔中裝有激光器(15)，施力框(10)底部通過上雙頭螺柱(16)與壓力傳感器(17)上端相連，該壓力傳感器下端通過下雙頭螺柱(18)與所述十字升降塊(19)固定；

所述門形梁(2)左側設有下壓力施加組件，該下壓力施加組件包括支架(20)和導向軸(24)，其中支架(20)固定在所述底座(1)頂面上，在支架上的安裝孔中轉動配合有一根水平設置的蝸桿(21)，該蝸桿與蝸輪(22)常嚙合；所述蝸輪(22)固套在升降螺桿(23)上部，該升降螺桿上端與所述支架(20)轉動配合，升降螺桿(23)下端與所述十字升降塊(19)螺紋連接；所述導向軸(24)上端與支架(20)固定，該導向軸與十字升降塊(19)滑動配合，且導向軸(24)下端與導向軸固定塊(25)固定，該導向軸固定塊安裝在所述底座(1)頂面上；當轉動所述蝸桿(21)時，可通過升降螺桿(23)帶動十字升降塊(19)升降，從而使施力框(10)下壓；