本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，其特征在于，包含有一個(gè)加載傳動(dòng)裝置和組合式框架；其中，所述組合式框架，由主框架1和懸置框架2組成；所述加載傳動(dòng)裝置，包括：橫向加載軸12、13，縱向加載軸10、15，斜置剛性桿9、11、14、16，橫向滑桿3、7，滑動(dòng)接頭4、8，步進(jìn)電機(jī)5、6，固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24，固定鉸支座25、26。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)只需單向加載即可實(shí)現(xiàn)雙軸拉壓的功能；同時(shí)該裝置解決了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)試件的中心偏離、重新回到加載裝置中心的波動(dòng)過(guò)程以及試件的夾持調(diào)整難度大的問(wèn)題。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及雙軸試驗(yàn)加載設(shè)備領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置。
技術(shù)介紹
對(duì)于各向異性材料，一般的單向拉伸實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不能真實(shí)的反映材料的物理力學(xué)性能，需要研究材料在相互垂直的兩個(gè)方向上同時(shí)受到均勻的載荷場(chǎng)時(shí)的力學(xué)行為，所得到的雙軸向物理性能對(duì)于材料的處理和應(yīng)用以及新材料的研制有重要的意義。目前，從雙向載荷場(chǎng)的實(shí)現(xiàn)來(lái)看，主要有兩種方法?！N是通過(guò)薄壁筒的拉扭聯(lián)合加載在材料內(nèi)部造成雙向應(yīng)力場(chǎng)。Sittner等(Metallurgical and Materials Transactions A, 1995, 26A, 2913)就是米用這種方法研究了 CuAlZn多晶在拉扭聯(lián)合作用下的行為。這種方法比較簡(jiǎn)便，但是加載的路徑受到限制，并且是近似的雙向應(yīng)力場(chǎng)。對(duì)于各向異性材料，無(wú)法采用這種方法。另一種對(duì)于單軸加載實(shí)現(xiàn)雙軸受力的加載裝置，之前也有學(xué)者進(jìn)行過(guò)研究(武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，voll9，No. 2)。如圖2所示，該機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)單軸加載雙軸拉伸的效果，但其可調(diào)節(jié)性低，并且也未考慮加載過(guò)程中試件對(duì)中性的要求，只是單純的單向拉伸雙軸加載裝置。此外還有一種方法是直接實(shí)現(xiàn)雙向應(yīng)力場(chǎng)。具有反饋功能的多軸加載實(shí)驗(yàn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)雙軸加載，但是其造價(jià)太高，而且一般的大型多軸加載實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)于尺寸很小的形狀記憶合金試樣使用起來(lái)也不太方便。Boehler等(Experimental Mechanics, 1994, 3,1)提出了一種螺旋加載裝置，如圖I所示。其基本思想是通過(guò)四個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)力的加卸載。兩臺(tái)水平步進(jìn)電機(jī)控制水平方向的運(yùn)動(dòng)，兩臺(tái)豎直步進(jìn)電機(jī)控制豎直方向的運(yùn)動(dòng)。四臺(tái)步進(jìn)電機(jī)之間分別有伺服控制并有四個(gè)相應(yīng)的測(cè)力機(jī)構(gòu)分別與四個(gè)螺桿相連。水平和豎直方向的加載相互獨(dú)立。如果在加載過(guò)程中試件的中心偏離了加載裝置的中心，則每對(duì)測(cè)力裝置給出的數(shù)值將出現(xiàn)差異，例如水平方向受力不同，則表明有橫向附加力通過(guò)兩個(gè)螺桿施加給了試件。如果左邊受力大于右邊受力，則反饋系統(tǒng)通過(guò)減慢左邊步進(jìn)電機(jī)的加載速率，提高右邊步進(jìn)電機(jī)的加載速率來(lái)使試件的中心重新回到加載裝置的中心。這種反饋系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)可以保證試件始終處于純雙拉狀態(tài)。為了保證試件始終處于純雙拉狀態(tài)，對(duì)于傳感裝置的反饋系統(tǒng)的靈敏度，性能一致性和步進(jìn)電機(jī)加載速率有很高的要求，而且由于信號(hào)反饋與加載速率的調(diào)整之間必然存在時(shí)間誤差，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易出現(xiàn)試件的中心偏離和重新回到加載裝置的中心的波動(dòng)過(guò)程，這也增加了試件的夾持調(diào)整難度。因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)試件的中心偏離、重新回到加載裝置中心的波動(dòng)過(guò)程以及試件的夾持調(diào)整難度大等問(wèn)題便成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，以解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)試件的中心偏離、重新回到加載裝置中心的波動(dòng)過(guò)程以及試件的夾持調(diào)整難度大的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，其特征在于，包含有一個(gè)加載傳動(dòng)裝置和組合式框架；其中，所述組合式框架，由主框架I和懸置框架2組成；其中，所述主框架1，與水平平面的底座固定連接，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)，其左右、上下兩側(cè)分別設(shè)置有長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20，并在其左右、上下兩側(cè)中間位置分別開(kāi)有通孔，其中長(zhǎng)方形滑槽組中包括縱向滑槽組17、18，和橫向滑槽組19、20 ；所述懸浮框架2，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主框架I內(nèi)，用放置在四個(gè)角上的 四個(gè)可活動(dòng)支柱支撐于所述主框架I內(nèi)，其左右，上下兩側(cè)開(kāi)有圓形通孔，其中上下兩側(cè)開(kāi)有與加載軸同直徑的圓形通孔，所述懸浮框架2通過(guò)支座彈簧28與所述主框架I底座連接；所述加載傳動(dòng)裝置，包括橫向加載軸12、13，縱向加載軸10、15，斜置剛性桿9、11、14、16，橫向滑桿3、7，滑動(dòng)接頭4、8，步進(jìn)電機(jī)5、6，固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24，固定鉸支座25,26 ;其中，所述橫向加載軸12、13和所述縱向加載軸10、15穿過(guò)所述主框架上的左右、上下兩側(cè)中間位置開(kāi)有通孔，并與設(shè)置在所述長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20上的橫向滑桿3、7上的滑動(dòng)接頭4、8和步進(jìn)電機(jī)5、6相連接；其中，所述橫向加載軸12、13與該步進(jìn)電機(jī)5、6在同一軸線；所述斜置剛性桿9、11、14、16的一端與所述縱向加載軸10、15上設(shè)置的固定鉸支座25、26相連接，所述斜置剛性桿9、11、14、16的另一端與設(shè)置在所述橫向加載軸12、13上的所述固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24相連接。進(jìn)一步地，其中，當(dāng)所述裝置進(jìn)行負(fù)泊松比加載時(shí)，所述斜置剛性桿9、14之間通過(guò)可拆卸剛性桿21連接，所述斜置剛性桿11、16通過(guò)可拆卸剛性桿22連接；同時(shí)所述斜置剛性桿9、14、11、16以固定鉸支座25、26連接在縱向加載軸10、15上，以的固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24滑動(dòng)連接在橫向加載軸12、13上；當(dāng)所述裝置進(jìn)行正泊松比加載時(shí)，所述斜置剛性桿9、14、11、16以固定鉸支座25、26連接在縱向加載軸10、15上，以固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24固定連接在橫向加載軸12、13上。進(jìn)一步地，其中，所述懸浮框架2用四根剛性支柱27支撐在所述主框架I上。進(jìn)一步地，其中，所述剛性支柱27的下端設(shè)置有四根相互成90°垂直排列的彈簧組28。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專(zhuān)利技術(shù)所述一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，達(dá)到了如下效果I)該專(zhuān)利技術(shù)中的加載裝置得到了簡(jiǎn)化，只需要一對(duì)步進(jìn)電機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)單向加載雙軸拉壓的功能。同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)正、負(fù)泊松比兩種雙軸加載方式(拉一壓、拉一拉、壓一壓)。2)該裝置采用了自平衡反饋方法，避免了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)試件的中心偏離和重新回到加載裝置中心的波動(dòng)過(guò)程，從而獲得材料在雙向載荷場(chǎng)的作用下真實(shí)的物理力學(xué)特性；3)該裝置降低了對(duì)傳感裝置一致性的要求和對(duì)試件夾持調(diào)整的難度，提高了工作效率；4)本專(zhuān)利技術(shù)具有小型化的特點(diǎn)，加工簡(jiǎn)單方便，成本低廉，容易實(shí)現(xiàn)。附圖說(shuō)明圖I是現(xiàn)有技術(shù)的螺旋加載裝置示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)的單軸加載實(shí)現(xiàn)雙軸受力的加載裝置示意圖。圖3是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述的一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述的一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置立體示意圖。 圖5是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述裝置中懸置框架與水平平面連接的局部立體示意圖。圖6是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述裝置中加載傳動(dòng)裝置示意圖。圖7是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述裝置中加載傳動(dòng)裝置中內(nèi)部加載結(jié)構(gòu)角度示意圖。圖8是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述裝置中的懸浮框架的自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)示意圖。圖9是本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例一所述裝置的加載角度變化誤差分析圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但不作為對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)的限定。本專(zhuān)利技術(shù)實(shí)施例提出了一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，該裝置利用里面的機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)單向加載雙向受力的效果和自平衡反饋方法來(lái)實(shí)現(xiàn)雙向載荷場(chǎng)，保證試件始終處于純雙拉的狀態(tài)，以保證獲得材料在雙向載荷場(chǎng)的作用下真正的物理力學(xué)特性。如圖3、4所示，具體地，本專(zhuān)利技術(shù)所述的小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，包含有一個(gè)加載傳動(dòng)裝置和組合式框架；其中，所述組合式框架，由主框架I和懸置框架2組成；其中，所述主框架1，與水平平面的底座固定本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，其特征在于，包含有一個(gè)加載傳動(dòng)裝置和組合式框架；其中，所述組合式框架，由主框架1和懸置框架2組成；其中，所述主框架1，與水平平面的底座固定連接，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)，其左右、上下兩側(cè)分別設(shè)置有長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20，并在其左右、上下兩側(cè)中間位置分別開(kāi)有通孔，其中長(zhǎng)方形滑槽組中包括縱向滑槽組17、18，和橫向滑槽組19、20；所述懸浮框架2，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主框架1內(nèi)，用放置在四個(gè)角上的四個(gè)可活動(dòng)支柱支撐于所述主框架1內(nèi)，其左右，上下兩側(cè)開(kāi)有圓形通孔，其中上下兩側(cè)開(kāi)有與加載軸同直徑的圓形通孔，所述懸浮框架2通過(guò)支座彈簧28與所述主框架1底座連接；所述加載傳動(dòng)裝置，包括：橫向加載軸12、13，縱向加載軸10、15，斜置剛性桿9、11、14、16，橫向滑桿3、7，滑動(dòng)接頭4、8，步進(jìn)電機(jī)5、6，固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24，固定鉸支座25、26；其中，所述橫向加載軸12、13和所述縱向加載軸10、15穿過(guò)所述主框架上的左右、上下兩側(cè)中間位置開(kāi)有通孔，并與設(shè)置在所述長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20上的橫向滑桿3、7上的滑動(dòng)接頭4、8和步進(jìn)電機(jī)5、6相連接；其中，所述橫向加載軸12、13與該步進(jìn)電機(jī)5、6在同一軸線；所述斜置剛性桿9、11、14、16的一端與所述縱向加載軸10、15上設(shè)置的固定鉸支座25、26相連接，所述斜置剛性桿9、11、14、16的另一端與設(shè)置在所述橫向加載軸12、13上的所述固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24相連接。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種小型自對(duì)心單向加載雙軸拉壓試驗(yàn)裝置，其特征在于，包含有一個(gè)加載傳動(dòng)裝置和組合式框架；其中， 所述組合式框架，由主框架I和懸置框架2組成；其中， 所述主框架1，與水平平面的底座固定連接，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)，其左右、上下兩側(cè)分別設(shè)置有長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20，并在其左右、上下兩側(cè)中間位置分別開(kāi)有通孔，其中長(zhǎng)方形滑槽組中包括縱向滑槽組17、18，和橫向滑槽組19、20 ； 所述懸浮框架2，呈長(zhǎng)方形中空結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述主框架I內(nèi)，用放置在四個(gè)角上的四個(gè)可活動(dòng)支柱支撐于所述主框架I內(nèi)，其左右，上下兩側(cè)開(kāi)有圓形通孔，其中上下兩側(cè)開(kāi)有與加載軸同直徑的圓形通孔，所述懸浮框架2通過(guò)支座彈簧28與所述主框架I底座連接； 所述加載傳動(dòng)裝置，包括橫向加載軸12、13，縱向加載軸10、15，斜置剛性桿9、11、14、16，橫向滑桿3、7，滑動(dòng)接頭4、8，步進(jìn)電機(jī)5、6，固定和滑動(dòng)兩用鉸支座23、24，固定鉸支座25,26 ;其中， 所述橫向加載軸12、13和所述縱向加載軸10、15穿過(guò)所述主框架上的左右、上下兩側(cè)中間位置開(kāi)有通孔，并與設(shè)置在所述長(zhǎng)方形滑槽組17、18、19、20上的橫向滑桿3、7上的滑動(dòng)接頭4、8和步進(jìn)電機(jī)5、6相連接；其中，所述橫向加載軸12、13與該步進(jìn)...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄧智，劉戰(zhàn)偉，黃先富，廖力，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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