專利名稱：拉伸測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)和建筑結(jié)構(gòu)材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種拉伸測試裝置。
背景技術(shù)：
高分子復(fù)合織物薄膜材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐化學(xué)、耐久性的特點(diǎn)且在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，如建筑膜結(jié)構(gòu)、航空飛艇、航天降落傘或軟式著陸系統(tǒng)等?？椢锉∧ひ话阌谢己屯繉訕?gòu)成，基布由高分子材料抽絲合成纖維，然后織成布，在建筑領(lǐng)域主要有聚酯纖維、玻璃纖維等，在航空航天領(lǐng)域主要有聚酯纖維、芳綸纖維、尼龍纖維等，涂層主要有聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯，采用涂層或?qū)雍?，層合或涂層的基底還有其它化學(xué)膠體。因此，織物薄膜材料具有復(fù)雜的力學(xué)行為特征，表現(xiàn)為材料非線性、非彈性、 各向異性、粘彈性、雙向性等。目前國內(nèi)關(guān)于膜材的主要力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)應(yīng)用依據(jù)主要來源于單向試驗(yàn)，近年有開展膜材雙向力學(xué)行為的試驗(yàn)、分析研究，并取得了重要進(jìn)展和研究成^ ο經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請(qǐng)?zhí)?00410067581. 7，發(fā)明名稱為 “膜結(jié)構(gòu)多功能試驗(yàn)儀”，發(fā)明人為陳務(wù)軍和付功義，研制了膜結(jié)構(gòu)多功能試驗(yàn)儀，采用絲杠和聯(lián)桿機(jī)構(gòu)加載，加載比例受限制和精度低。劉文彬、于敬海和吳健生著的“薄膜材料雙軸拉伸試驗(yàn)”(《工程力學(xué)》，1998， 15(2) :138-145)研制了充氣雙軸試驗(yàn)裝置，采用光柵測量測大應(yīng)變，并進(jìn)行了膜材料特性試驗(yàn)分析。陳魯、李陽、張其林和楊宗林著的“膜結(jié)構(gòu)拉伸試驗(yàn)機(jī)的研制與開發(fā)”(《科學(xué)技術(shù)與工程》，2006,6(1) :17-23)研制介紹了膜結(jié)構(gòu)拉伸試驗(yàn)機(jī)，采用電機(jī)作為動(dòng)力，連接絲杠、 力傳感器、位移傳感器等實(shí)現(xiàn)雙向加載與控制。李陽著的“建筑膜材料和膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究與應(yīng)用”(《同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位論文》，2007. 8)研究了拉伸試驗(yàn)機(jī)，定制了加載譜和試驗(yàn)方法。孫偉、何小元、胥明和羅斌著的“數(shù)字圖像相關(guān)方法在膜材拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用”(《工程力學(xué)》，2007，24( :34-39)采用了數(shù)字相關(guān)方法進(jìn)行雙軸拉伸試驗(yàn)的應(yīng)變場測試分析，專用試驗(yàn)系統(tǒng)，十字型試件肢寬200mm。羅斌著的“張拉膜結(jié)構(gòu)的非線性分析和織物膜材的拉伸試驗(yàn)研究”(《東南大學(xué)博士學(xué)位論文》，2003. 9)研究了膜結(jié)構(gòu)的找形、載荷與裁剪非線性分析方法，并進(jìn)行了雙軸拉伸試驗(yàn)研究。易紅雷、丁辛、陳守輝著的“建筑膜材料雙軸向拉伸彈性常數(shù)的估算方法”(《工程力學(xué)》，2006，23 (10) =180-184)研究了膜材單向、雙向拉伸試驗(yàn)彈性常數(shù)的計(jì)算方法。倪靜著的“PVC膜材料的雙軸拉伸試驗(yàn)研究及其工程應(yīng)用，，(《上海大學(xué)碩士學(xué)位論文》，2008. 1)利用ZwiCk/ROCell-Z010/TH2A進(jìn)行了多工況雙軸試驗(yàn)和參數(shù)分析，該試驗(yàn)機(jī)為兩個(gè)單軸試驗(yàn)機(jī)垂直組合并定制加載譜而成，最大拉力10kN，試件十字臂寬僅60mm。
在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中，單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)功能單一，雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)存在動(dòng)力不足、加載比例受限制和精度低等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種拉伸測試裝置，該裝置具有多種試件尺寸和多種試驗(yàn)功能且試驗(yàn)拉力范圍大，能夠用于建筑膜材試驗(yàn)和飛艇蒙皮測試。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括車架組件、四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件，其中車架組件分別與四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件固定連接。所述的車架組件包括四組呈正交分布的臺(tái)架，四組臺(tái)架與四組拉伸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)連接。所述的拉伸機(jī)構(gòu)包括油缸、導(dǎo)軌支承板、拉力轉(zhuǎn)換組件、夾托組件和直線導(dǎo)軌，其中油缸與臺(tái)架的末端固定連接，導(dǎo)軌支承板與臺(tái)架固定連接，油缸與拉力轉(zhuǎn)換組件連接， 直線導(dǎo)軌與導(dǎo)軌支承板固定連接，夾托組件與直線導(dǎo)軌滑動(dòng)連接。所述的拉力轉(zhuǎn)換組件包括油缸連接件、拉力傳感器、傳感器連接件、聯(lián)桿拉桿和夾具連接件，其中油缸連接件與油缸連接，油缸連接件、拉力傳感器、傳感器連接件、聯(lián)桿拉桿和夾具連接件依次串聯(lián)連接，夾具連接件與夾托組件連接。所述的夾托組件包括夾具托架和夾具，其中夾具分別與夾具托架和試件固定組件連接，夾具托架與拉伸機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接。所述的夾具托架呈梯形，夾具托架的前端設(shè)有以陣列分布的長條形鏤空槽。所述的夾具包括主體件、壓塊、上夾持塊、下夾持塊、若干個(gè)鎖定件、定位棒和復(fù)位彈簧，其中主體件分別與夾具托架和壓塊固定連接，上夾持塊和下夾持塊設(shè)置于主體件的凹口處，下夾持塊與主體件固定連接，復(fù)位彈簧套于定位棒外，壓塊、主體件和上夾持塊通過定位棒依次串聯(lián)連接，上夾持塊和壓塊均通過鎖定件與定位棒固定連接。所述的上夾持塊和下夾持塊裝配后的相對(duì)表面上設(shè)有輥齒。所述的試件固定組件包括試件托板和試件四臂，其中試件四臂分別與試件托板和夾托組件連接，試件托板與臺(tái)架連接。所述的試件托板和試件四臂均為對(duì)稱圖形。本發(fā)明中直線導(dǎo)軌固定，聯(lián)桿拉桿、夾具托架、試件托板為裝配件。在油缸的活塞伸出最大長度，四組夾具分別夾持試件四臂，通過動(dòng)力源和電氣控制系統(tǒng)，油缸活塞縮回拉伸試件，實(shí)現(xiàn)拉伸加載。本發(fā)明充分利用油缸、夾托組件和直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)，具有多種試件尺寸，能夠進(jìn)行單向靜態(tài)拉伸、低周循環(huán)往返拉伸、雙向靜態(tài)拉伸強(qiáng)度和任意雙軸應(yīng)力比低周循環(huán)往返拉伸的試驗(yàn)且試驗(yàn)拉力范圍大，能夠用于建筑膜材試驗(yàn)和飛艇蒙皮試驗(yàn)。


圖1為實(shí)施例1的主視圖。圖2為實(shí)施例1的俯視圖。圖3為實(shí)施例1的立體圖。圖4為實(shí)施例1的夾托組件的結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(c)為俯視圖，(d)為立體圖。圖5為實(shí)施例1的夾具的結(jié)構(gòu)示意圖其中，其中(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(c) 為俯視圖，(d)為立體圖，(e)為爆炸視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)施例包括車架組件1、四組拉伸機(jī)構(gòu)2和試件固定組件3，其中車架組件1分別與四組拉伸機(jī)構(gòu)2和試件固定組件3固定連接。所述的車架組件1包括四組呈正交分布的臺(tái)架4，四組臺(tái)架4與四組拉伸機(jī)構(gòu)2
一一對(duì)應(yīng)連接。所述的拉伸機(jī)構(gòu)2包括油缸5、導(dǎo)軌支承板6、拉力轉(zhuǎn)換組件7、夾托組件8和直線導(dǎo)軌9，其中油缸5與臺(tái)架4的末端固定連接，導(dǎo)軌支承板6與臺(tái)架4固定連接，油缸5 與拉力轉(zhuǎn)換組件7連接，直線導(dǎo)軌9與導(dǎo)軌支承板6固定連接，夾托組件8與直線導(dǎo)軌9滑動(dòng)連接。所述的拉力轉(zhuǎn)換組件7包括油缸連接件10、拉力傳感器11、傳感器連接件12、聯(lián)桿拉桿13和夾具連接件14，其中油缸連接件10與油缸5連接，油缸連接件10、拉力傳感器11、傳感器連接件12、聯(lián)桿拉桿13和夾具連接件14依次串聯(lián)連接，夾具連接件14與夾托組件8連接。如圖1、圖2和圖4所示，所述的夾托組件8包括夾具托架15和夾具16，其中夾具16分別與夾具托架15和試件固定組件3連接，夾具托架15與拉伸機(jī)構(gòu)2滑動(dòng)連接。所述的夾具托架15呈梯形，夾具托架15的前端設(shè)有以陣列分布的長條形鏤空槽。如圖1、圖2和圖5所示，所述的夾具16包括主體件17、壓塊18、上夾持塊19、下夾持塊20、若干個(gè)鎖定件21、定位棒22和復(fù)位彈簧^，其中主體件17分別與夾具托架15和壓塊18固定連接，上夾持塊19和下夾持塊20設(shè)置于主體件17的凹口處，下夾持塊20與主體件17固定連接，復(fù)位彈簧幻套于定位棒22外部，壓塊18、主體件17和上夾持塊19通過定位棒22依次串聯(lián)連接，上夾持塊19和壓塊18均通過鎖定件21與定位棒22固定連接。如圖1、圖2和圖3所示，所述的上夾持塊19和下夾持塊20裝配后的相對(duì)表面上設(shè)有輥齒，便于夾持試件。所述的方形試件托板3與臺(tái)架4連接。所述的臺(tái)架4和導(dǎo)軌支承板6采用鋼材，表面油漆或發(fā)黑處理。所述的直線導(dǎo)軌9適用于日本規(guī)程試件夾具，本實(shí)施例中歐洲導(dǎo)軌M適用于歐洲規(guī)程試件夾具。本裝置的構(gòu)件尺寸、材料選擇、工藝設(shè)計(jì)可針對(duì)具體應(yīng)用確定，包括臺(tái)架4的高度和寬度、油缸5的型號(hào)參數(shù)、拉力傳感器11的參數(shù)、直線導(dǎo)軌9的長度和型號(hào)、聯(lián)桿拉桿 13的直徑和長度、試件托板3的平面尺寸與厚度、導(dǎo)軌支承板6的平面尺寸與厚度、夾具托架15的尺寸和夾具16的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種測試裝置，其特征在于，包括車架組件、四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件，其中 車架組件分別與四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件固定連接，所述的車架組件包括四組呈正交分布的臺(tái)架，四組臺(tái)架與四組拉伸機(jī)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)連接；所述的拉伸機(jī)構(gòu)包括油缸、導(dǎo)軌支承板、拉力轉(zhuǎn)換組件、夾托組件和直線導(dǎo)軌，其中 油缸與臺(tái)架的末端固定連接，導(dǎo)軌支承板與臺(tái)架固定連接，油缸與拉力轉(zhuǎn)換組件連接，直線導(dǎo)軌與導(dǎo)軌支承板固定連接，夾托組件與直線導(dǎo)軌滑動(dòng)連接；所述的試件固定組件包括試件托板和試件四臂，其中試件四臂分別與試件托板和夾托組件連接，試件托板與臺(tái)架連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的拉力轉(zhuǎn)換組件包括油缸連接件、拉力傳感器、傳感器連接件、聯(lián)桿拉桿和夾具連接件，其中油缸連接件與油缸連接，油缸連接件、拉力傳感器、傳感器連接件、聯(lián)桿拉桿和夾具連接件依次串聯(lián)連接，夾具連接件與夾托組件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的夾托組件包括夾具托架和夾具，其中夾具分別與夾具托架和試件固定組件連接，夾具托架與拉伸機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征是，所述的夾具托架呈梯形，夾具托架的前端設(shè)有以陣列分布的長條形鏤空槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試裝置，其特征是，所述的夾具包括主體件、壓塊、上夾持塊、下夾持塊、若干個(gè)鎖定件、定位棒和復(fù)位彈簧，其中主體件分別與夾具托架和壓塊固定連接，上夾持塊和下夾持塊設(shè)置于主體件的凹口處，下夾持塊與主體件固定連接，復(fù)位彈簧套于定位棒外，壓塊、主體件和上夾持塊通過定位棒依次串聯(lián)連接，上夾持塊和壓塊均通過鎖定件與定位棒固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測試裝置，其特征是，所述的上夾持塊和下夾持塊裝配后的相對(duì)表面上設(shè)有輥齒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的試件托板和試件四臂均為對(duì)稱圖形。
全文摘要
一種材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)和建筑結(jié)構(gòu)材料試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域的拉伸測試裝置，包括車架組件、四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件，車架組件分別與四組拉伸機(jī)構(gòu)和試件固定組件固定連接。本發(fā)明充分利用油缸、夾托組件和直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)，具有多種試件尺寸和多種試驗(yàn)功能且試驗(yàn)拉力范圍大，能夠用于建筑膜材試驗(yàn)和飛艇蒙皮試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N3/10GK102252909SQ201110101929
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者何艷麗, 張麗, 張大旭, 施光林, 陳務(wù)軍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)