CN108195671A - 一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置 - Google Patents

一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置，包括：拉压加载模块、实验腔体模块、控制模块、引出线固定模块以及底座；其中，所述拉压加载模块、所述实验腔体模块、所述控制模块均安装于所述底座上，底座安装在可旋转的CT样品台上，所述引出线固定模块安装在CT样品台的不可旋转部分；所述实验腔体模块，用于盛载试样材料；所述拉压加载模块，用于提供用于对所述实验腔体模块中盛载的所述试样材料进行拉压加载的动力和旋转同心度，并测量实验数据；所述控制模块，用于向所述拉压加载模块发送操作指令，并接收所述拉压加载模块测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。应用该装置，可以获得试样材料在加载状态下内部结构的演变过程。

Description

一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置
技术领域
本发明涉及科学仪器技术领域，尤其涉及一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置。
背景技术
随着科学技术的进步，研究材料内部微结构的演变和材料的力学性能关系对新材料的发展至关重要，因此，如何获得材料在外力作用下其内部微结构的演变具有重要意义。
现有技术中，计算机断层扫描技术可以基于射线与物质的相互作用原理，通过投影重建方法获取被测物体的三维立体图像，基于此，计算机断层扫描技术被广泛地应用到各种材料的测试领域，其中，基于计算机断层扫描的原位拉压装置可以获得材料内部的真实变形情况，揭示材料在外力作用下变形、损伤，以及损坏过程中内部结构的演变过程。
然而，现有技术中基于计算机断层扫描的原位拉压装置比较匮乏，而且生产CT设备的厂家不同，所生产出的CT设备型号也不同，不同的厂家并没有配套的具有针对性的原位拉压装置。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置，以获得试样材料在加载状态下内部结构的演变过程。
本发明实施例提供一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置，包括：拉压加载模块、实验腔体模块、控制模块、引出线固定模块以及底座；
其中，所述拉压加载模块、所述实验腔体模块、所述控制模块均安装于所述底座上，所述引出线固定模块安装在CT样品台的不可旋转部分；
所述实验腔体模块，用于盛载试样材料；
所述拉压加载模块，用于提供用于对所述实验腔体模块中盛载的所述试样材料进行拉压加载的动力和旋转同心度，并测量实验数据；
所述控制模块，用于向所述拉压加载模块发送操作指令，并接收所述拉压加载模块测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。
可选的，所述拉压加载模块包括动力组件、测量组件；
其中，所述动力组件包括行星减速机、伺服电机，以及滚珠丝杠；
所述测量组件包括光栅尺与压力传感器。
可选的，所述实验腔体模块包括：上盖、连接件、上端夹具、加载腔体，以及下端夹具；
其中，所述上端夹具固定在所述上盖上，所述下端夹具固定在所述压力传感器上，所述上端夹具与所述下端夹具用于夹持所述试样材料。
可选的，所述加载腔体采用碳纤维材料；
所述连接件采用不锈钢材料。
可选的，所述连接件中部具有设定深度的粘接槽；
所述加载腔体通过粘接方式粘接于所述粘接槽中。
可选的，所述引出线固定模块包括：引出线、引出线托盘、导轨、坦克链线槽、导轨滑块、弹簧；
其中，所述导轨位于所述引出线托盘右侧，所述导轨滑块位于所述导轨上；
所述引出线一端连接于所述拉压加载模块底端；
所述坦克链线槽用于固定所述引出线，其引出端连接所述导轨滑块；
所述弹簧的一端连接所述导轨滑块，另一端固定于所述引出线的端口处。
可选的，所述底座通过定位螺丝与定位销固定在CT样品台上。
由上述实施例可见，本发明实施例提供的基于计算机断层扫描的原位拉压装置包括：拉压加载模块、实验腔体模块、控制模块、引出线固定模块以及底座。其中，所述拉压加载模块、所述实验腔体模块、所述控制模块均安装于所述底座上，所述引出线固定模块通过膨胀螺丝安装在CT样品台的不可旋转部分；所述实验腔体模块，用于盛载试样材料；所述拉压加载模块，用于提供用于对所述实验腔体模块中盛载的所述试样材料进行加载拉压的动力和旋转同心度，并测量实验数据；所述控制模块，用于向所述拉压加载模块发送操作指令，并接收所述拉压加载模块测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。通过该装置，可以获得试样材料在加载状态下内部结构的演变过程，该装置是研究材料在外力加载作用下的内部结构实时演变过程的有效的实验工具。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的连接件与加载腔体之间的连接结构示意图；
图3为本发明实施例的引出线固定模块的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
请参见图1，为本发明实施例提供的一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置的结构示意图。
如图1所示例的基于计算机断层扫描的原位拉压装置，包括拉压加载模块11、实验腔体模块12、控制模块13、引出线固定模块14以及底座15；
其中，所述拉压加载模块11、所述实验腔体模块12、所述控制模块13均安装于所述底座15上，所述引出线固定模块14通过膨胀螺丝安装在CT***样品台的不可旋转部分。
具体的，在本发明实施例中，所述实验腔体模块12，可以用于盛载试样材料。
在一实施例中，所述实验腔体模块12包括：上盖121、连接件122、上端夹具123、加载腔体124，以及下端夹具125。所述上端夹具123固定在所述上盖121上，所述下端夹具125固定在位于拉压加载模块11中的压力传感器115上，所述上端夹具123与所述下端夹具125用于夹持所述实验腔体模块12中盛装的试样材料。
在一实施例中，采用密度较大的材料做加载腔体，影响照射到试件上X射线强度，从而测试样品的尺寸就会减小，另外由于当CT设备发射X射线的输出功率超过一定数值时，X射线将出现散焦现象，这就将影响成像的分辨率，基于此，本发明实施例中的加载腔体124可采用碳纤维材料，以避免X射线出现不必要的衰减。
在一实施例中，上述连接件122可采用不锈钢材料。
在一实施例中，上述连接件122与加载腔体124之间的连接结构可以如图2所示。在图2中，所述连接件122中部设有设定深度，例如5mm的粘接槽1221，将加载腔体124上的连接端涂设胶体，***上述粘接槽1221中。通过该种处理，可以增加连接件122与加载腔体124之间的接触面积，增加粘接处的拉压强度。
在本发明实施例中，在将加载腔体124通过粘接方式粘接于所述连接件122上的粘接槽1221中之后，还可以进行拉伸、压缩，以及疲劳试验测试，其中，拉伸测试的拉力可以设为2T，压缩测试的压力也可以设为2T，疲劳试验测试的次数不低于100000次。
在本发明实施例中，拉压加载模块11可以用于提供用于对所述实验腔体模块12中盛载的所述试样材料进行拉压加载的动力和旋转同心度，并测量实验数据，例如力、位移等数据。
在一实施例中，所述拉压加载模块11可以包括动力组件、测量组件；其中，所述动力组件可以包括行星减速机111、伺服电机112，以及滚珠丝杠113；所述测量组件可以包括光栅尺114与压力传感器115。
在本发明实施例中，所述控制模块13，可以用于向所述拉压加载模块11发送操作指令，并接收所述拉压加载模块11测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。
在一实施例中，所述控制模块13中的数据线可以采用屏蔽线，实现对试验过程的加载、保持负荷、暂停试验等功能。
在本发明实施例中，考虑到拉压加载模块11需要在CT样品台上进行360度旋转，在旋转过程中，为了防止用于连接拉压加载模块11与CT样品台之间的引出线缠绕，所述引出线固定模块14可以采用如图3所示例的结构。
如图3所示例的引出线固定模块14可以包括：引出线141、引出线托盘142、导轨143、坦克链线槽144、导轨滑块145，以及弹簧146。
具体的，所述导轨143位于所述引出线托盘142右侧，所述导轨滑块145位于所述导轨143上；所述引出线141一端连接于所述拉压加载模块11底端；所述坦克链线槽144用于固定所述引出线141，其引出端连接所述导轨滑块145；所述弹簧146的一端连接所述导轨滑块145，另一端固定于所述引出线141的端口处。
在本发明实施例中，所述底座15可通过定位螺丝与定位销固定在CT样品台上，并保证加载中心与样品台旋转中心同轴。
由上述实施例可见，本发明实施例提供的基于计算机断层扫描的原位拉压装置包括：拉压加载模块、实验腔体模块、控制模块、引出线固定模块以及底座；其中，所述拉压加载模块、所述实验腔体模块、所述控制模块均安装于所述底座上，所述引出线固定模块通过膨胀螺丝安装在CT样品台不可旋转部分；所述实验腔体模块，用于盛载试样材料；所述拉压加载模块，用于提供用于对所述实验腔体模块中盛载的所述试样材料进行加载拉压的动力和旋转同心度，并测量实验数据；所述控制模块，用于向所述拉压加载模块发送操作指令，并接收所述拉压加载模块测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。通过该装置，可以获得试样材料在加载状态下内部结构的演变过程，该装置是研究材料在外力加载作用下的内部结构实时演变过程的有效的实验工具。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种基于计算机断层扫描的原位拉压装置，其特征在于，包括：拉压加载模块、实验腔体模块、控制模块、引出线固定模块以及底座；
其中，所述拉压加载模块、所述实验腔体模块、所述控制模块均安装于所述底座上，所述引出线固定模块安装在CT样品台的不可旋转部分；
所述实验腔体模块，用于盛载试样材料；
所述拉压加载模块，用于提供用于对所述实验腔体模块中盛载的所述试样材料进行拉压加载的动力和旋转同心度，并测量实验数据；
所述控制模块，用于向所述拉压加载模块发送操作指令，并接收所述拉压加载模块测量到的实验数据，对所述实验数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉压加载模块包括动力组件、测量组件；
其中，所述动力组件包括行星减速机、伺服电机，以及滚珠丝杠；
所述测量组件包括光栅尺与压力传感器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述实验腔体模块包括：上盖、连接件、上端夹具、加载腔体，以及下端夹具；
其中，所述上端夹具固定在所述上盖上，所述下端夹具固定在所述压力传感器上，所述上端夹具与所述下端夹具用于夹持所述试样材料。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加载腔体采用碳纤维材料；
所述连接件采用不锈钢材料。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述连接件中部具有设定深度的粘接槽；
所述加载腔体通过粘接方式粘接于所述粘接槽中。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述引出线固定模块包括：引出线、引出线托盘、导轨、坦克链线槽、导轨滑块、弹簧；
其中，所述导轨位于所述引出线托盘右侧，所述导轨滑块位于所述导轨上；
所述引出线一端连接于所述拉压加载模块底端；
所述坦克链线槽用于固定所述引出线，其引出端连接所述导轨滑块；
所述弹簧的一端连接所述导轨滑块，另一端固定于所述引出线的端口处。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述底座通过定位螺丝与定位销固定在CT样品台上。
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