CN102081024B - 一种压缩位移试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩位移试验装置，包括上下对应设置的试验机移动横梁和工作台，试验机移动横梁向下依次固定有压力传感器、上压垫、上压座、试件上垫，工作台依次向上固定有调芯球面下垫、调芯球面垫，上压座内腔中装有探针，探针主体固定有探针横梁，探针顶尖插在试件上垫的盲孔里，探针的另一端设有弹簧，探针横梁通过连接板与弯板固定；调芯球面垫向上依次固定有内传感器架、下压座、试件下垫，内位移传感器的顶尖插在试件下垫的盲孔里，连杆穿过下压座槽孔与所述凸台固定，外位移传感器的顶尖与弯板接触。本发明测量装置具有不会使试件产生翘曲误差和轴向位移误差小的优点，可精确测量脆性材料压缩位移。

Description

一种压缩位移试验装置

技术领域

本发明涉及一种压缩位移试验装置，尤其涉及一种脆性材料压缩位移的试验装置。

背景技术

现有的压缩实验装置是一种安装在试验机上，用于测定材料压缩变形过程中受力状态的实验装置。根据脆性材料的性质，脆性材料做压缩实验时，在受力状态下压缩位移量很少甚至远低于试验机自身在相同试验力下的变形量，又因为压缩实验特性决定了试件比较粗短，试件两端没有压缩平面，无法加装引伸计，这给脆性材料压缩位移的测定造成很大困难，因而被业界认为是无法实现的测定。见图1所示，当试验机移动横梁向下移动时，压到上压垫，压缩试件将压力通过调芯球面垫、调芯球面下垫传递给工作台，并由压力传感器将力的示值测定出来。由于压缩试件比较粗短不能像拉伸试验那样把引伸计捆绑在试件上，又由于压缩试验过程中上压垫和下压垫与试件的接触面要产生翘曲，测定这两个面的位移值会有较大的误差，尽管有调芯球面垫、调芯球面下垫的调心作用，可调整压缩试件和上压缩垫及下压缩垫因加工误差引起的倾斜，但最准确的、最有代表性的测量点应该在压缩试件上下两端平面的中心点上，而这在上述现有试验装置中是无法实现的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可精确测量脆性材料压缩位移的实验装置

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种压缩位移试验装置，包括上下对应设置的试验机移动横梁和工作台，试验机移动横梁向下依次固定有压力传感器、上压垫，工作台依次向上固定有调芯球面下垫、调芯球面垫，上压垫下方固定有上压座，上压座的底部固定有试件上垫，上压座设有上压座内腔和纵向槽孔，上压座内腔和纵向槽孔相通，上压座内腔中装有探针，探针包括探针主体，探针主体的底端为探针顶尖，探针主体固定有探针横梁，探针顶尖插在试件上垫的盲孔里，探针的另一端设有弹簧，探针横梁穿过纵向槽孔与连接板固定，连接板固定有弯板；调芯球面垫向上依次固定有内传感器架和下压座，内传感器架为中间有凸台的法兰，所述凸台中心孔内装有内位移传感器，下压座套装在所述凸台上，所述法兰的顶面与下压座的底面相接触，下压座的顶部固定有试件下垫，内位移传感器的顶尖插在试件下垫的盲孔里，连杆的一端穿过下压座槽孔与所述凸台固定，连杆的另一端与外位移传感器的主体固定，外位移传感器的顶尖与弯板接触。

所述探针横梁套有尼龙套，尼龙套的直径与纵向槽孔的宽度相适配。

所述试件上垫为高强度合金钢。

所述试件上垫上的盲孔直径为3～5毫米。

所述弯板纵向开有连接板槽孔，螺钉穿过所述连接板槽孔将弯板与连接板固定。

本发明的技术效果是：本发明在上压座和下压座上分别设有试件上垫和试件下垫，内位移传感器和外位移传感器的顶尖分别顶在试件下垫和试件上垫上的盲孔，这样脆性材料试件轴向位移测点就以试件断面的中心点为测点，而不是把测量点放在翘曲面上，因此，本发明测量装置不会因试件的翘曲而产生测量偏差，同时具有轴向位移误差小的优点，可精确测量脆性材料压缩位移，而且具有不用在试件上加装引伸计的特点。

附图说明

1、图1为现有压缩试验装置结构示意图。

2、图2为本发明位移传感器结构示意图。

3、图3为本发明试验装置结构剖视图。

4、图4为本发明压缩位移原理图。

图中，1、试验机移动横梁，2、压力传感器，3、上压垫，4、压缩试件，5、下压垫，6、调芯球面垫，7、调芯球面下垫，8、工作台，9、上压座内腔，10、上压座，11、试件上垫，12、试件下垫，13、下压座，14、内位移传感器，15、传感器架，16、纵向槽孔，17、连杆，18、固定板，19、外位移传感器，20、弯板，21、连接板，22、尼龙套，23、探针横梁，24、探针，25、弹簧，26、弹簧座，27、顶尖，28、滑杆，29、传感器主体，30，信号线，31、连接板槽孔，32、下压座槽孔，33、螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

如图3所示，本发明一种压缩位移试验装置，包括上下对应设置的试验机移动横梁1和工作台8，试验机移动横梁1向下依次固定有压力传感器2、上压垫3，工作台8依次向上固定有调芯球面下垫7、调芯球面垫6，上压垫3下方固定有上压座10，上压座10的底部固定有试件上垫11，所述试件上垫11为淬火硬度HRC60以上的高强度合金钢。上压座10设有上压座内腔9和纵向槽孔16，上压座内腔9和纵向槽孔16相通，上压座内腔9中装有探针24，探针24包括探针主体，探针主体的底端为探针顶尖，探针主体固定有探针横梁23，所述探针横梁23套有尼龙套22。探针顶尖插在试件上垫11的盲孔里，试件上垫11上的盲孔直径为3～5毫米，盲孔下端预留下的未钻通的部分厚度约3毫米，这样试件上垫11受力后产生的压缩变形很小，对探针24传递给外位移传感器19的位移值的影响可以忽略。探针24的另一端设有弹性接触的弹簧25及弹簧座26，弹簧座26位于上压垫3上，探针横梁23穿过纵向槽孔16与连接板21固定，连接板21与弯板20通过螺钉33固定，弯板20上开有连接板槽孔31，螺钉33穿过所述连接板槽孔31将弯板20与连接板21固定，由于连接板槽孔31为纵向槽孔，连接板21相对弯板20通过螺钉33可上下调整，以确保弯板20能接触到外位移传感器19的顶尖上。

调芯球面垫6向上依次固定有传感器架15和下压座13，传感器架15是一个中间有凸台的法兰，所述凸台中心孔内装有内位移传感器14，下压座13套装在所述凸台上，所述法兰的顶面与下压座13的底面相接触，连杆17的一端穿过下压座的槽孔32用螺纹连接方式固定在所述凸台侧面的螺孔内，使外位移传感器19与内位移传感器14的两个传感器主体固定在同一个基础上。下压座13的顶部固定有试件下垫12，内位移传感器14的顶尖插在试件下垫12的盲孔里，连杆17的另一端通过固定板18与外位移传感器19的传感器主体29固定，外位移传感器19的顶尖与弯板20接触。正因为传感器架15是一个中间有凸台的法兰，当试件下垫12和下压座13将试验机的压力传给传感器架15的法兰顶面上时，法兰受压变形而固定内位移传感器14的凸台部位不受力，只随法兰变形做轴向移动，不产生倾斜，这就决定了内位移传感器14的传感器主体和外位移传感器19的传感器主体在试验过程中没有相对位移。压缩试件4放在试件上垫11和试件下垫12的中心上，试件下垫12和试件上垫11尺寸和材质都相同；下压座13和上压座10尺寸和材质也都相同，不同的是顶在试件下垫12盲孔内的是固定在传感器架15上的内位移传感器14。

当试验机移动横梁1通过压力传感器2、上压垫3、上压座10和试件上垫11，将试验压力加到压缩试件4上时，弯板20也压在了外位移传感器19的顶尖上，弯板20通过连接板21和探针横梁23把探针24的轴向位移传递给了外位移传感器19，由于探针24加装在上压座10的内腔中，并使探针顶尖插在试件上垫11的盲孔里，试件上垫11的盲孔使探针24得以轴向定位，探针24的另一端顶在弹簧25上以确保探针24的顶尖能始终顶在试件上垫11的盲孔里，而弹簧25通过弹簧座26固定在上压垫3上，尼龙套22套在探针横梁23上，尼龙套22的外径与纵向槽孔16的宽度相适应，尼龙套22确保探针24在纵向槽孔16中上下移动而不能旋转摆动。

如图2所示，内位移传感器14和外位移传感器19采用同样的位移传感器。内位移传感器14和外位移传感器19的顶尖27固定在滑杆28上，滑杆28可以在传感器主体29内滑动，滑杆28受轴向压力时可以收进传感器主体29内，当外力消除后可自动弹出，本实施例所选的位移传感器应该能把压缩试件在1微米及以上的位移量都准确测定出来。

如图4所示，本发明实验装置所测出的数据之间的关系应按以下原理计算：

设：位移传感器主体的固定点为本发明实验装置相对位移的零点，即图中0点；

设：X2为加载前压缩试件4上平面离零点的距离，X1为加载前压缩试件4下平面离零点的距离；

设：压缩试件4的高度加载前为H1，加载后为H2；

设：内位移传感器14测出的位移量为ΔX1，外位移传感器19测出的位移量为ΔX2。

从图中可以看出：

H1+ΔX1＝H2+ΔX2

所以：H1-H2＝ΔX2-ΔX1

由于H1-H2是压缩试件4受力前后的高度差，也是本发明实验装置所要测出的数据，因而得出结论：内位移传感器14和外位移传感器19测出的轴向位移的差值就是压缩试件4的轴向位移值。

Claims (5)

1.一种压缩位移试验装置，包括上下对应设置的试验机移动横梁(1)和工作台(8)，试验机移动横梁(1)向下依次固定有压力传感器(2)、上压垫(3)，工作台(8)依次向上固定有调芯球面下垫(7)、调芯球面垫(6)，其特征在于：上压垫(3)下方固定有上压座(10)，上压座(10)的底部固定有试件上垫(11)，上压座(10)设有上压座内腔(9)和纵向槽孔(16)，上压座内腔(9)和纵向槽孔(16)相通，上压座内腔(9)中装有探针(24)，探针(24)包括探针主体，探针主体的底端为探针顶尖，探针主体固定有探针横梁(23)，探针顶尖插在试件上垫(11)的盲孔里，探针(24)的另一端设有弹性接触的弹簧(25)及弹簧座(26)，弹簧座(26)位于上压垫(3)上，探针横梁(23)穿过纵向槽孔(16)与连接板(21)固定，连接板(21)固定有弯板(20)；调芯球面垫(6)向上依次固定有传感器架(15)和下压座(13)，传感器架(15)为中间有凸台的法兰，所述凸台中心孔内装有内位移传感器(14)，下压座(13)套装在所述凸台上，所述法兰的顶面与下压座(13)的底面相接触，下压座(13)的顶部固定有试件下垫(12)，内位移传感器(14)的顶尖插在试件下垫(12)的盲孔里，连杆(17)的一端穿过下压座槽孔(32)与所述凸台固定，连杆(17)的另一端与外位移传感器(19)的主体固定，外位移传感器(19)的顶尖与弯板(20)接触。

2.根据权力要求1所述一种压缩位移试验装置，其特征在于：所述探针横梁(23)套有尼龙套(22)，尼龙套(22)的直径与纵向槽孔(16)的宽度相适配。

3.根据权力要求1或2所述一种压缩位移试验装置，其特征在于：所述试件上垫(11)为高强度合金钢。

4.根据权力要求3所述一种压缩位移试验装置，其特征在于：试件上垫(11)上的盲孔直径为3～5毫米。

5.根据权力要求4所述一种压缩位移试验装置，其特征在于：弯板(20)纵向开有连接板槽孔(31)，螺钉(33)穿过所述连接板槽孔(31)将弯板(20)与连接板(21)固定。

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