CN110926933A - 简易材料动态力学性能测试装置 - Google Patents

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江太君
陈一
孟聪
胡灿
尹琛
刘水长
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Abstract

本发明涉及材料力学性能测试技术领域，公开一种简易材料动态力学性能测试装置，包括用于放置试样的支撑台、设于支撑台上方的凸轮机构，凸轮机构与试样之间设置有相互连接的压轮和压杆，压杆与试样表面抵接，压杆外周安装有导向机构辅助压杆沿竖直方向运动，压轮下端面与导向机构之间设置弹簧，凸轮机构包括驱动电机、驱动杆及安装在驱动杆上的凸轮，凸轮跟随驱动杆被驱动电机带动旋转，压轮与旋转的凸轮始终接触。引入多组凸轮机构，借助凸轮周期性旋转对材料试样施加周期性的力，并通过力传感器得到材料对周期性力的响应情况，从面获得材料的动态力学性能。本装置操作简单，经久耐用，结果精确，可以广泛用高校、企业的新材料开发与研究。

Description

简易材料动态力学性能测试装置
技术领域
本发明涉及材料力学性能测试技术领域，具体地，涉及一种简易材料动态力学性能测试装置。
背景技术
材料的动态力学性能是其物理机械性能的重要组成部分，它反映了材料在交变力场作用下的瞬态响应。材料的动态力学性能一方面可以模拟材料及制品在实际交变力场工况下材料的强度、破坏与屈服，另一方面其可以反应材料微观结构在周期性应力场作用下的特征响应，进而用于分辨解析分子材料内部微观结构特性。因此材料的动态力学性能对了解材料特别是高分子材料内部分子结构与材料宏观力学失效模式具有非常重要的意义。
测量材料动态力学性能的仪器主要有动态力学分析仪，该仪器利用电磁或机械的方法对试样施加周期性振动的加外载荷，并通过测试材料的瞬态应力响应，进而计算出材料的模量曲线谱来表征材料的动态力学性能。这种仪器结构复杂、精密度高，但对试样的要求高，且价格高昂，一般企业与科研单元无法承受。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种便于制作和操作、可快速获知材料特性的简易材料动态力学性能测试装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种简易材料动态力学性能测试装置，包括用于放置试样的支撑台、设于支撑台上方的凸轮机构，凸轮机构与试样之间设置有相互连接的压轮和压杆，压杆与试样表面抵接，压杆外周安装有导向机构辅助压杆沿竖直方向运动，压轮下端面与导向机构之间设置弹簧，凸轮机构包括驱动电机、驱动杆及安装在驱动杆上的凸轮，凸轮跟随驱动杆被驱动电机带动旋转，压轮与旋转的凸轮始终接触，压杆与试样接触的末端设置压力传感器。
进一步地，驱动杆上安装有多个不同规格的凸轮。
更进一步地，多个凸轮等间距布置。
再进一步地，多个凸轮按规格由小到大在驱动杆上排序。
进一步地，支撑台包括滑轨、可沿滑轨移动的支撑座、设于支撑座上方的支撑梁，试样放置在支撑梁上。
更进一步地，支撑梁可在支撑座上滑移以根据试样大小来确定支撑梁的位置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
引入多组凸轮机构，借助凸轮周期性旋转对材料试样施加周期性的力，并通过力传感器得到材料对周期性力的响应情况，从面获得材料的动态力学性能。本装置操作简单，经久耐用，结果精确，可以广泛用高校、企业的新材料开发与研究。
附图说明
图1为实施例1所述的简易材料动态力学性能测试装置的简要示意图（未包含导向块和弹簧）；
图2为图1中压轮与导向块之间设置弹簧的局部视图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，一种简易材料动态力学性能测试装置，包括用于放置试样A的支撑台1和设于支撑台上方的凸轮机构2，凸轮机构2与试样A之间设置有相互连接的压轮3和压杆4，压杆4与试样表面抵接，如图2所示，压杆4外周安装有导向机构5辅助压杆4沿竖直方向运动，压轮3下端面与导向机构5之间设置弹簧6，凸轮机构2包括驱动电机21、驱动杆22及安装在驱动杆上的凸轮23，驱动杆两端设有滚动轴承24，凸轮23跟随驱动杆22被驱动电机21带动旋转，在凸轮23旋转过程中，由于弹簧24的存在，压轮3可始终与凸轮23接触，压杆4与试样A接触的末端设置高精度压力传感器(未示出），以即时测得试样的受压状况。
为便于一次性对试样进行多种压力试验，驱动杆22上可安装多个不同规格的凸轮23，此外，多个凸轮按规格由小到大在驱动杆上等间距布置，凸轮的这种按规律排序，可为试样的力学性能测试有秩序进行提供有利条件。
支撑台1包括滑轨11、可沿滑轨移动的支撑座12、设于支撑座上方的至少两根支撑梁13，试样A放置在支撑梁13上，以保证试样被测试部位为悬空测试状态，确保测试精准度。支撑座12可根据试样进行试验的凸轮规格位置在滑轨11上水平移动并固定，无需使试样移动位置。
此外，支撑梁13与支撑座12为独立设置，可在支撑梁两端面设置粘胶，使其可根据试样大小而在支撑座上相向滑移调整间距来确定位置，其两端的粘胶可使其与支撑座及试样形成良好的粘结固定效果。当然，也可在支撑座上表面开设一定规律的滑槽，使支撑梁端部设置与滑槽适配的结构以便支撑梁沿支撑座滑移以改变两支撑梁之间的距离来适应试样尺寸。
本实施例的测试装置通过凸轮与压轮接触并通过凸轮旋转带动压杆周期性下压，凸轮旋转一周，压杆的位移变化构成一个正弦运动，凸轮旋转的周期即为材料受到交变载荷的周期。
凸轮驱动压杆产生的最大位移即可视为材料所承受的周期性应变所对应的峰值，不同凸轮对应的峰值各不相同，不同规格的凸轮可以任意切换进行试验。
本实施例的测试装置试验流程如下：根据试样尺寸按标准设定两支撑梁间距，将试样放置在支撑梁上并固定；滑动支撑座使压轮与试样移动至和预测试的最大振动位移对应的凸轮接触；启动驱动电机，驱动电机带动驱动杆与凸轮周期性旋转，使压杆产生周期性位移，位于压杆末端的高精密压力传感器会实时检测材料所受应力；压力传感器将所采集信息传输至计算机，通过计算机***转化计算可以获得材料在不同周期、不同振幅条件下的应力响应。
本发明通过引入多组凸轮机构，借助凸轮周期性旋转对材料试样施加周期性的力，并通过力传感器获得材料对周期性力的响应情况，从面获得材料的动态力学性能。本装置操作简单，经久耐用，结果精确，可以广泛用高校、企业的新材料开发与研究。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，包括用于放置试样的支撑台、设于支撑台上方的凸轮机构，凸轮机构与试样之间设置有相互连接的压轮和压杆，压杆与试样表面抵接，压杆外周安装有导向机构辅助压杆沿竖直方向运动，压轮下端面与导向机构之间设置弹簧，凸轮机构包括驱动电机、驱动杆及安装在驱动杆上的凸轮，凸轮跟随驱动杆被驱动电机带动旋转，压轮与旋转的凸轮始终接触，压杆与试样接触的末端设置压力传感器。
2.根据权利要求1所述的简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，驱动杆上安装有多个不同规格的凸轮。
3.根据权利要求2所述的简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，多个凸轮等间距布置。
4.根据权利要求3所述的简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，多个凸轮按规格由小到大在驱动杆上排序。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，支撑台包括滑轨、可沿滑轨移动的支撑座、设于支撑座上方的支撑梁，试样放置在支撑梁上。
6.根据权利要求5所述的简易材料动态力学性能测试装置，其特征在于，支撑梁可在支撑座上滑移以根据试样大小来确定支撑梁的位置。
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