專利名稱：一種大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料的動(dòng)態(tài)性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置。
二背景技術(shù)：
彈性橡膠在短距攔截過程中起到吸收能量的作用，但由于整個(gè)攔截過程作用時(shí)間 較短，屬于瞬態(tài)過程，彈性攔阻索在攔阻過程中受到的是動(dòng)態(tài)載荷，因此其在動(dòng)態(tài)載 荷下的拉伸力學(xué)性能是攔阻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法只能獲得其在靜態(tài)載荷
下的力學(xué)性能，測(cè)量材料動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)性能的Hopkinson拉桿實(shí)驗(yàn)裝置只能對(duì)試樣施 加較小伸長(zhǎng)量。由于彈性索類超彈性材料的極限伸長(zhǎng)很大，傳統(tǒng)的加載方法很難保證 在恒拉伸速率下對(duì)該類材料施加很大的拉伸位移，也無法獲得類似于彈性索這樣的超 彈性材料在動(dòng)態(tài)載荷下完整的力學(xué)特性。
三、 發(fā)明的內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不能獲得彈性索類超彈性材料在動(dòng)態(tài)載荷下完整的力學(xué) 特性的不足，本發(fā)明提出了一種大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用大功率高速電機(jī)，包括調(diào)速電機(jī)、聯(lián)軸器、質(zhì)量盤、 離合器、轉(zhuǎn)盤、牽引鋼絲繩、前拉伸夾具、后拉伸夾具、支架和載荷傳感器，其中， 載荷傳感器的一端固定在支架上，另一端與后拉伸夾具固連。在支架的水平平板上， 固定安裝有一剖面為"凹"形的導(dǎo)向槽，前拉伸夾具安裝在該導(dǎo)向槽內(nèi)，并能夠沿導(dǎo) 向槽運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)向槽兩側(cè)有連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)，以測(cè)量拉伸變形。調(diào)速電機(jī)通過聯(lián)軸器 與質(zhì)量盤的軸一端相連，質(zhì)量盤軸的另一端通過離合器與周向具有凹槽的轉(zhuǎn)盤相連； 牽引鋼絲繩的一端固連在轉(zhuǎn)盤的凹槽底部，另一端固定在前拉伸夾具的前端。試樣安 裝在前拉伸夾具和后拉伸夾具之間。當(dāng)牽引鋼絲繩拉緊時(shí)，試驗(yàn)系統(tǒng)的牽引鋼絲繩、 前拉伸夾具、試樣、后拉伸夾具和載荷傳感器的中心線應(yīng)處在同一水平線上。載荷傳 感器和連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
當(dāng)電機(jī)以較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與電機(jī)同軸連接的轉(zhuǎn)盤的外沿將具有較高的線速度， 與轉(zhuǎn)盤固連的牽引鋼絲繩將高速纏繞在轉(zhuǎn)盤上，同時(shí)帶動(dòng)試樣沿牽引鋼絲繩鋼絲方向 運(yùn)動(dòng)，使試樣發(fā)生變形。由于電機(jī)能夠長(zhǎng)時(shí)間加載，解決了采用Hopkinson拉桿等加載裝置時(shí)無法對(duì)試樣施加大的拉伸量的問題。試樣所承受的拉伸載荷用載荷傳感器測(cè) 量，由于試樣的伸長(zhǎng)與前拉伸夾具沿導(dǎo)向槽移動(dòng)的距離相同，因此用連續(xù)位移測(cè)量系 統(tǒng)測(cè)量前拉伸夾具沿導(dǎo)向槽移動(dòng)的距離來間接獲得試樣的伸長(zhǎng)量，這樣可以得到超彈 性材料在高速拉伸時(shí)的力學(xué)性能。此外，根據(jù)不同的拉伸速率要求，調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速 就可以對(duì)試樣施加不同拉伸速率。本發(fā)明所提出的超彈性材料高速拉伸試驗(yàn)方法原理
簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠，能夠解決采用H叩kinson拉桿等加載裝 置時(shí)無法對(duì)試樣施加大的伸長(zhǎng)量的問題，獲得類似橡膠這樣的超彈性材料完整的高速 拉伸性能。
四

圖1為本發(fā)明的超彈性材料高速拉伸試驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本發(fā)明中前拉伸夾具、導(dǎo)向槽和連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)的相對(duì)安裝高度示意圖 其中
I. 支架 2.載荷傳感器 3.后拉伸夾具 4.試樣 5.前拉伸夾具 6.導(dǎo)向凹槽 7.牽引鋼絲繩 8.轉(zhuǎn)盤 9.離合器 10.質(zhì)量盤
II. 聯(lián)軸器12.調(diào)速電機(jī) 13.連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng) 14.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
五具體實(shí)施方式
本實(shí)施例采用大功率高速電機(jī)作為加載裝置的彈性索高速拉伸裝置，包括調(diào)速電 機(jī)12、聯(lián)軸器ll、質(zhì)量盤10、離合器9、轉(zhuǎn)盤8、牽引鋼絲繩7、導(dǎo)向凹槽6、前拉 伸夾具5、試樣4、后拉伸夾具3、載荷傳感器2、支架l、連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13和數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)14。本實(shí)施例中采用激光連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)作為連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13。
在具體實(shí)施中，將載荷傳感器2的一端固定在支架1上，另一端與后拉伸夾具3 固連。在支架1的水平平板上，固定安裝有一縱向剖面為"凹"形的導(dǎo)向槽6，前拉 伸夾具5安裝在導(dǎo)向槽6內(nèi)，并能夠沿該導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)，且其上表面露出導(dǎo)向槽的頂部； 連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13安裝在導(dǎo)向槽6的兩側(cè)，發(fā)出的水平線光源的高度略高于導(dǎo)向槽 6的頂部，但低于前拉伸夾具5上表面的高度，這樣可通過測(cè)量前拉伸夾具5沿導(dǎo)向 槽6移動(dòng)的距離來獲得試樣4的拉伸變形。調(diào)速電機(jī)12通過聯(lián)軸器11與質(zhì)量盤10 的軸一端相連，該質(zhì)量盤軸的另一端通過離合器9與周向具有凹槽的轉(zhuǎn)盤8相連；牽 引鋼絲繩7的一端固連在轉(zhuǎn)盤8圓周上的凹槽底部，另一端固定在前拉伸夾具5的前端。試樣安裝在前拉伸夾具5和后拉伸夾具3之間。當(dāng)牽引鋼絲繩7拉緊時(shí)，試驗(yàn)系
統(tǒng)的牽引鋼絲繩7、前拉伸夾具5、試樣4、后拉伸夾具3和載荷傳感器2的中心線應(yīng) 處在同一水平線上。載荷傳感器2和連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)14。
如圖2，在本例中，由于連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13是通過測(cè)量其發(fā)出的線光源被遮擋 的長(zhǎng)度來獲得前拉伸夾具5的位移，因此安裝時(shí)應(yīng)保證連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)13發(fā)出的水 平線光源的高度略高于導(dǎo)向槽6的頂部，但同時(shí)低于前拉伸夾具5上表面的高度，而 前拉伸夾具5上表面露出導(dǎo)向槽6以保證其移動(dòng)時(shí)能夠遮擋激光。
權(quán)利要求1.一種大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，該裝置包括調(diào)速電機(jī)(12)、聯(lián)軸器(11)、質(zhì)量盤(10)、離合器(9)、轉(zhuǎn)盤(8)、牽引鋼絲繩(7)、導(dǎo)向槽(6)、前拉伸夾具(5)、試樣(4)、后拉伸夾具(3)、載荷傳感器(2)、支架(1)、連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)(13)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(14)，將載荷傳感器(2)的一端固定在支架(1)上，另一端與后拉伸夾具(3)固連；前拉伸夾具(5)安裝在導(dǎo)向槽(6)內(nèi)，并能夠沿該導(dǎo)向槽運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)向槽(6)的兩側(cè)有連續(xù)位移測(cè)量系統(tǒng)(13)；調(diào)速電機(jī)(12)通過聯(lián)軸器(11)與質(zhì)量盤(10)的軸一端相連；質(zhì)量盤(10)軸的另一端通過離合器(9)與轉(zhuǎn)盤(8)相連；牽引鋼絲繩(7)的一端與轉(zhuǎn)盤(8)固連，另一端與前拉伸夾具(5)固連；試樣安裝在前拉伸夾具(5)和后拉伸夾具(3)之間；牽引鋼絲繩(7)、前拉伸夾具(5)、試樣(4)、后拉伸夾具(3)和載荷傳感器(2)的中心線應(yīng)處在同一水平線上。
2. 如權(quán)利要求1所述大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)盤(8)的圓周表面有 凹槽。
3. 如權(quán)利要求1所述大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于導(dǎo)向槽(6)被安裝在支 架(1)的水平板上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種大功率高速拉伸試驗(yàn)裝置，將調(diào)速電機(jī)(12)通過聯(lián)軸器(11)與質(zhì)量盤(10)相連，質(zhì)量盤通過離合器(9)與轉(zhuǎn)盤(8)相連；牽引鋼絲繩(7)兩端分別與轉(zhuǎn)盤(8)和前拉伸夾具(5)固連。試樣(4)安裝在前拉伸夾具(5)和后拉伸夾具(3)之間。牽引鋼絲繩(7)、前拉伸夾具(5)、試樣(4)、后拉伸夾具(3)和載荷傳感器(2)的中心線處于同一平面。當(dāng)調(diào)速電機(jī)(12)以較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與調(diào)速電機(jī)(12)同軸連接的轉(zhuǎn)盤(8)的外沿將具有較高的線速度，將帶動(dòng)牽引鋼絲繩(7)高速纏繞在轉(zhuǎn)盤(8)上，同時(shí)帶動(dòng)試樣(4)沿牽引鋼絲(7)繩(7)鋼絲方向運(yùn)動(dòng)，使試樣(4)發(fā)生變形，解決了采用Hopkinson拉桿等加載裝置時(shí)無法對(duì)試樣施加大的伸長(zhǎng)量的問題，具有操作簡(jiǎn)便，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/00GK201159702SQ200820028310
公開日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者李玉龍, 濤 索, 峰 趙, 郭偉國, 陳春林 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)