專利名稱：一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行粘彈性材料的彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí)，通常需要采用專門的試驗(yàn)夾具夾緊梁式試件。然而，在疲勞測(cè)試過(guò)程中由于測(cè)試材料本身的粘彈(或粘彈塑)特性，會(huì)導(dǎo)致梁式試件在夾具夾持位置及附近區(qū)域產(chǎn)生一定的累計(jì)蠕變變形。若試件的蠕變變形量過(guò)大，則會(huì)與假定的力學(xué)計(jì)算模型相不符，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，甚至產(chǎn)生錯(cuò)誤的試驗(yàn)結(jié)果。因而， 在粘彈性材料的彎曲疲勞試驗(yàn)過(guò)程中，如何控制夾具的夾持力以減小試件的蠕變變形量則非常關(guān)鍵。以浙青混合料小梁四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)為例，雖然相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)程(如美國(guó)的 AASHTO T321-07和ASTM D 7460-08標(biāo)準(zhǔn))均對(duì)其測(cè)試方法的其他方面都做出了詳細(xì)規(guī)定， 但對(duì)于試件夾具的夾持力大小則均為提及。夾持力的大小主要與控制每個(gè)夾頭松緊程度的步進(jìn)電機(jī)的電流強(qiáng)弱有關(guān)。通常，夾具生產(chǎn)廠家會(huì)將夾緊狀態(tài)下的步進(jìn)電機(jī)電流控制在以輸出夾持力為500N為準(zhǔn)，以此作為標(biāo)準(zhǔn)夾持力而無(wú)法調(diào)整或僅允許手工調(diào)整。在一般情況下，固定的夾持力能夠滿足常規(guī)的試驗(yàn)要求。然而，當(dāng)在測(cè)試一些較軟的浙青材料或者測(cè)試溫度較高時(shí)，就容易使試件在夾緊位置及附近區(qū)域產(chǎn)生過(guò)大的蠕變變形，而影響試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整夾具夾持力以減少粘彈性材料在彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí)夾頭位置的蠕變變形的試驗(yàn)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)和可靠。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，包括測(cè)試件、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和連接于測(cè)試件與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間的夾緊控制裝置，還包括用于調(diào)整夾緊控制裝置對(duì)測(cè)試件夾持力大小的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置連接在夾緊控制裝置與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間。進(jìn)一步的，所述夾緊控制裝置包括步進(jìn)電機(jī)、升降螺桿、測(cè)試件夾頭、位移傳感器、 位移傳感器支架、傳力框架、力傳感器、動(dòng)力系統(tǒng)；調(diào)整裝置為設(shè)有調(diào)節(jié)開關(guān)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊；升降螺桿連接在步進(jìn)電機(jī)和測(cè)試件夾頭之間，步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊相連， 測(cè)試件夾頭夾住測(cè)試件，傳力框架下端與測(cè)試件夾頭連接，上端與力傳感器相連，力傳感器與動(dòng)力系統(tǒng)相連；位移傳感器固定在位移傳感器支架上，位移傳感器支架的端部與測(cè)試件表面接觸，步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊、位移傳感器、力傳感器和動(dòng)力系統(tǒng)均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。進(jìn)一步的，所述測(cè)試件夾頭設(shè)置有多個(gè)，傳力框架下端與兩個(gè)試件夾頭鉸接。進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)開關(guān)采用接觸式調(diào)節(jié)開關(guān)。[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試件夾頭初始夾持力的調(diào)整，對(duì)于不同材質(zhì)的粘彈性材料可施加不同大小的初始夾持力；本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)對(duì)夾持力的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，在整個(gè)疲勞試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)材料本身勁度模量的衰減而減小夾持力，進(jìn)一步減小試件在夾頭位置的蠕變變形；本實(shí)用新型使試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試件的形狀與假定的力學(xué)計(jì)算模型更相符，可擴(kuò)大測(cè)試材料范圍和試驗(yàn)溫度范圍，提高粘彈性材料進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí)的成功率和可靠性。
圖1為本實(shí)用新型試驗(yàn)控制系統(tǒng)連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，包括測(cè)試件11、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1和連接于測(cè)試件11與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1之間的夾緊控制裝置以及用于調(diào)整夾緊控制裝置對(duì)測(cè)試件夾持力大小的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置連接在夾緊控制裝置與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1之間。本實(shí)施例中，所述夾緊控制裝置包括步進(jìn)電機(jī)3、升降螺桿4、測(cè)試件夾頭5、位移傳感器6、位移傳感器支架7、傳力框架8、力傳感器9、動(dòng)力系統(tǒng)10 ；調(diào)整裝置為設(shè)有調(diào)節(jié)開關(guān)12的步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2 ；升降螺桿4連接在步進(jìn)電機(jī)3和測(cè)試件夾頭5之間，步進(jìn)電機(jī) 3與步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2相連，測(cè)試件夾頭5夾住測(cè)試件11，傳力框架8下端與測(cè)試件夾頭 5連接，上端與力傳感器9相連，力傳感器9與動(dòng)力系統(tǒng)10相連；位移傳感器6固定在位移傳感器支架7上，位移傳感器支架7的端部與測(cè)試件11表面接觸，步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2、位移傳感器6、力傳感器9和動(dòng)力系統(tǒng)10均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1相連。其中，測(cè)試件夾頭5設(shè)置4個(gè)，傳力框架8下端與中間兩個(gè)試件夾頭5鉸接。調(diào)節(jié)開關(guān)12采用接觸式調(diào)節(jié)開關(guān)。本實(shí)施例中，試驗(yàn)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程具體包括下列步驟步驟1 將測(cè)試件11放入測(cè)試件夾頭5中，打開調(diào)節(jié)開關(guān)12控制步進(jìn)電機(jī)3以小于25N的接觸力夾持住測(cè)試件11。步驟2 待測(cè)試件11達(dá)到試驗(yàn)溫度范圍時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1根據(jù)設(shè)定的程序控制動(dòng)力系統(tǒng)10帶動(dòng)傳力框架8和測(cè)試件夾頭5對(duì)測(cè)試件11進(jìn)行彎曲動(dòng)作，同時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2逐步增加步進(jìn)電機(jī)電流，使得測(cè)試件夾頭5夾持力以小于50個(gè)微應(yīng)變彎動(dòng)測(cè)試件11，由位移傳感器6和力傳感器9分別測(cè)得測(cè)試件11的變形和受力，反饋至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1計(jì)算得到測(cè)試件11的初始勁度模量值。步驟3:計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1根據(jù)初始勁度模量值大小將其按比例轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，反饋至步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2，通過(guò)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2調(diào)整步進(jìn)電機(jī)電流，以調(diào)整測(cè)試件夾頭5的夾持力。步驟4 在設(shè)定的疲勞試驗(yàn)加載模式下，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1每隔50個(gè)加載循環(huán)即采集一次新的勁度模量值，反饋至電機(jī)調(diào)節(jié)模塊2，對(duì)步進(jìn)電機(jī)3的電流進(jìn)行重新調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試件夾頭5夾持力的動(dòng)態(tài)調(diào)整。步驟5 在達(dá)到設(shè)定的破壞標(biāo)準(zhǔn)后，停止動(dòng)力系統(tǒng)10，控制輸入反向電流松開步進(jìn)電機(jī)3，將測(cè)試件夾頭5松開并歸位，取出測(cè)試件11。[0022] 以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，包括測(cè)試件(11)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)和連接于測(cè)試件(11)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)之間的夾緊控制裝置，其特征在于還包括用于調(diào)整夾緊控制裝置對(duì)測(cè)試件夾持力大小的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置連接在夾緊控制裝置與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述夾緊控制裝置包括步進(jìn)電機(jī)(3)、升降螺桿(4)、測(cè)試件夾頭(5)、位移傳感器(6)、 位移傳感器支架(7)、傳力框架(8)、力傳感器(9)、動(dòng)力系統(tǒng)(10);調(diào)整裝置為設(shè)有調(diào)節(jié)開關(guān)(12)的步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊(2);升降螺桿(4)連接在步進(jìn)電機(jī)(3)和測(cè)試件夾頭(5)之間，步進(jìn)電機(jī)(3)與步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊(2)相連，測(cè)試件夾頭(5)夾住測(cè)試件(11)，傳力框架 (8)下端與測(cè)試件夾頭(5)連接，上端與力傳感器(9)相連，力傳感器(9)與動(dòng)力系統(tǒng)(10) 相連；位移傳感器(6)固定在位移傳感器支架(7)上，位移傳感器支架(7)的端部與測(cè)試件 (11)表面接觸，步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)模塊(2)、位移傳感器(6)、力傳感器(9)和動(dòng)力系統(tǒng)(10)均與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試件夾頭(5)設(shè)置有多個(gè)，傳力框架(8)下端與兩個(gè)試件夾頭(5)鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)節(jié)開關(guān)(12)采用接觸式調(diào)節(jié)開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型一種用于粘彈性材料彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)控制系統(tǒng)。所述試驗(yàn)控制系統(tǒng)，包括測(cè)試件(11)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)和連接于測(cè)試件(11)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(1)之間的夾緊控制裝置，還包括用于調(diào)整夾緊控制裝置對(duì)測(cè)試件夾持力大小的調(diào)整裝置，所述調(diào)整裝置連接在夾緊控制裝置與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間，本實(shí)用新型通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集功能，得到實(shí)時(shí)測(cè)得的粘彈性材料的彎曲勁度模量值，將其按比例轉(zhuǎn)換為的電信號(hào)，由該電信號(hào)控制調(diào)整裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)夾緊控制裝置電流大小的調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)夾緊控制裝置夾持力的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型試驗(yàn)結(jié)果真實(shí)和可靠。
文檔編號(hào)G01N3/20GK202177544SQ20112029215
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者張肖寧, 虞將苗 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)