CN103926145B - 一种剪切和压缩性能的测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种剪切和压缩性能测试设备，能够有效模拟材料在实际使用过程中的受力情况，提高测试的准确性。所述测试设备包括角度调整装置和与动力设备相连的冲头，所述角度调节装置包括转动件和用于固定所述转动件的定位件，所述转动件连接有用于放置试样的测试板，所述转动件的转动带动所述测试板至倾斜于水平方向预定角度的位置，所述预定角度根据所述试样的种类设置，所述冲头具有与所述测试板配合设置的倾斜端头。在进行试样的性能测试时，转动件带动测试板倾斜，以便与冲头相配合，真实地模拟试样的受力情况，将剪切和压缩的测试糅合为一体，同步完成试样的剪切和压缩性能测试；转动件的转动可以改变倾斜角度，以完成不同使用状态的测试。

Description

一种剪切和压缩性能的测试设备

技术领域

本发明涉及性能测试技术领域，特别是涉及一种对材料的剪切和压缩性能进行测试的设备。

背景技术

在材料的各项性能中，抗压缩性能是其中一项较为重要的指标，尤其是日常生活中的各类高分子发泡材料。

请参考图1，图1为现有技术中压缩性能测试设备一种设置方式的结构示意图。

现有技术中，对材料的压缩性能进行测试的设备较多，在一种具体实施方式中，所述测试设备包括测试台01、压头02和砝码03；砝码03设置在压头02上，提供压缩性能测试所需的压力，并可以通过调节砝码03的大小调节压缩力的大小；测试时，将试样04放置在测试台01上，然后砝码03推动压头02向下运动，则压头02按压在试样04上一段时间，如此反复进行，通过控制压缩的时间和压缩频率测试得到试样04的抗压缩性能。

但是，有些情况下，仅测试材料的压缩性能远远不能满足需求，尤其是在鞋垫、坐垫等高分子发泡材料的测试过程中，在这些应用场合，材料的剪切性能对其起着至关重要的作用，而现有技术中对材料进行剪切性能测试的设备并不多。

目前，印度的Globe公司基于ASTM D 3574开发了一台仪器对发泡材料的剪切疲劳性能进行测试，该仪器将图1所示的设备中的压头02换成了滚筒，当滚筒的弧形壁面与试样04接触时，对试样04施加了一个水平方向的力，使得试样04在其横截面上沿该力的方向发生相对错动变形，构成其剪切力，以便对试样04的剪切性能进行测试。

然而，上述现有的剪切力测试仪器存在一些缺陷：

首先，滚筒的旋转频率较低，无法真实地模拟鞋垫等材料在实际使用中的受力情况，测量得到的结果准确度较低，而现有仪器的结构限制了滚筒旋转频率的提升；

其次，砝码03的重量有限，滚筒上所能够添加的砝码03的数量也有限，故对试样04所施加的剪切力的调节范围较小，且该剪切力被限制在较低的范围内，不能有效模拟鞋垫等材料在实际使用过程中所受到的剪切力。

上述两个问题制约了现有剪切力测试仪器的功能，大大降低了其测试结果的准确性。

因此，如何设计一种剪切和压缩性能的测试设备，以模拟材料在实际使用过程中的受力情况，提高测试的准确性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种剪切和压缩性能测试设备，能够有效模拟材料在实际使用过程中的受力情况，进而提高测试的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种剪切和压缩性能的测试设备，所述测试设备包括角度调节装置和与动力设备相连的冲头，所述角度调节装置包括转动件和用于固定所述转动件的定位件，所述转动件连接有用于放置试样的测试板，所述转动件的转动带动所述测试板至倾斜于水平方向预定角度的位置，所述预定角度根据所述试样的种类设置，所述冲头具有与所述测试板配合设置的倾斜端头。

本发明的测试设备包括角度调节装置和冲头，在进行试样的性能测试时，角度调节装置通过转动件实现测试板的倾斜设置，以便与冲头相互配合，真实地模拟了试样的受力情况，将剪切和压缩的测试糅合为一体，可以同步完成试样的剪切和压缩性能测试；同时，转动件的转动还可以改变测试板的倾斜角度，进而改变试样所受到的剪切力和压缩力的比例关系，以模拟不同的使用状态，完成不同使用状态下的剪切和压缩性能测试；所述冲头可以直接与现有的拉力机等动力设备相连，无需设置专门的动力部件，降低了生产成本；且冲头的冲击力大小可以通过动力设备进行大幅度的调节，基本上可以实现所有范围内受力的模拟，其适用范围更广。

优选地，所述转动件呈半圆柱状设置，所述转动件以其截断面与所述测试板相连，所述转动件的两端设有若干个定位孔，所述定位件包括连接件和设有槽孔的固定板，所述连接件穿过所述槽孔后与所述定位孔固连。

转动件可以设置为半圆柱状，然后将测试板设置在半圆柱的截断面上，则转动件绕其中轴线转动时就能够带动测试板摆动，进而实现测试板的倾斜设置，其结构简单，使用更为灵活便捷；还可以通过选定不同的定位孔以改变测试板的倾斜角度，进而实现不同角度下试样的测试。

优选地，各所述定位孔分布在同一弧线上。

优选地，所述固定板的槽孔为与所述定位孔所在的弧线对应的弧形槽，则连接件可以在该弧形槽的范围内变换位置，以便与弧线上不同的定位孔连接，简化了连接件与固定板的槽孔之间的装配过程，进一步扩展了操作空间。

优选地，所述测试设备还具有基座，所述定位件固连在所述基座上，所述基座具有与所述转动件配合的凹槽。基座的设置简化了安装和拆卸的过程，为角度调节装置提供了安装基准。

优选地，所述基座设置在底座上，所述底座能够绕其纵向中心轴线转动，以便将角度调节装置上的测试板转动到适当的位置，使得测试板的倾斜面转动到冲头的倾斜端头正下方，完成剪切和压缩性能的测试。

优选地，所述底座包括绕其纵向中轴线旋转的旋转座和将所述旋转座卡合固定的固定盖。

当旋转座完成旋转运动后，测试板与冲头处于相互匹配的位置，即可通过固定盖将旋转座定位，阻止旋转座的进一步转动，从而将测试板在水平方向上的位置固定，以免其在测试过程中移动错位。

优选地，所述测试设备还包括用于固定所述试样的夹持件，所述夹持件设置在所述测试板上。

优选地，所述夹持件包括第一夹板、第二夹板和连接在两者之间的紧固件，所述第一夹板和第二夹板分别设置在所述测试板的两侧，所述紧固件的旋紧控制所述第一夹板和第二夹板靠近并夹紧所述测试板。

夹持件可以通过两个夹板和紧固件相互配合，其结构简单，操作便捷，可以对试样进行有效地夹持固定，防止试样在测试过程中移动。

优选地，所述预定角度在0～50度之间。

附图说明

图1为现有技术中压缩性能测试设备一种设置方式的结构示意图；

图2为本发明所提供测试设备在一种具体实施方式中的侧面结构示意图；

图3为图2所示测试设备的使用状态立体结构图；

图4为图2所示测试设备的使用状态侧视图；

图5为图2所示测试设备进行试样测试的组装分解示意图；

图6为本发明所提供角度调节装置一种设置方式的分解状态示意图；

图7为图6所示角度调节装置的组合状态立体结构图；

图8为图7所示角度调节装置的正面结构示意图；

图9为本发明所提供转动件一种设置方式的正面结构示意图；

图10为图9所示转动件的俯视图；

图11为本发明所提供固定板一种设置方式的正面结构示意图；

图12为本发明所提供基座一种设置方式的正面结构示意图；

图13为图12所示基座的俯视图；

图14为本发明所提供旋转座一种设置方式的俯视图；

图15为图14所示旋转座的侧视图；

图16为本发明所提供固定盖一种设置方式的俯视图；

图17为本发明所提供测试板一种设置方式的俯视图；

图18为本发明所提供底板一种设置方式的俯视图；

图19为本发明所提供夹持件一种设置方式的组装分解示意图；

图20为图19所示夹持件的组装完成立体结构图；

图21为图20所示夹持件的正视图；

图22为本发明所提供冲头一种设置方式的正视图；

图23为图22所示冲头的侧视图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种剪切和压缩性能测试设备，能够有效模拟材料在实际使用过程中的受力情况，进而提高测试的准确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2-图5，图2为本发明所提供测试设备在一种具体实施方式中的侧面结构示意图；图3为图2所示测试设备的使用状态立体结构图；图4为图2所示测试设备的使用状态侧视图；图5为图2所示测试设备进行试样测试的组装分解示意图。

在一种具体实施方式中，本发明的测试设备包括角度调节装置和冲头1，冲头1与动力设备相连，角度调节装置包括转动件2和用于固定转动件2的定位件3；转动件2连接有测试板4，测试板4用于放置待测试样5；转动件2能够绕其自身中轴线转动，进而带动测试板4翻转，以改变测试板4与水平方向的夹角，当测试板4与水平方向呈预定角度倾斜设置时，定位件3将转动件2定位，从而将测试板4固定；预定角度根据待测试样5的种类进行设置；冲头1具有倾斜端头11，倾斜端头11与测试板4配合设置。

需要说明的是，所述预定角度可以为某个或者是某几个特定的角度，也可以是一个角度范围，该角度范围根据待测试样5的性质进行相应设置，同时还可以综合考虑待测试样5在实际使用过程中的受力情况和应用场所等因素。通常情况下，预定角度可以设置在0～50度范围内。

进行测试时，可以首先转动转动件2，当测试板4与水平方向呈某一预定角度时，通过定位件3将转动件2固定，如图2所示，测试板4呈倾斜状态；然后将待测试样5放置在测试板4上，动力设备带动冲头1向下运动，直至冲头1的倾斜端头11紧紧地按压在待测试样5上，如图3和图4所示；此时，冲头1对待测试样5施加一个斜向下的作用力，该作用力可以分解为竖直方向和水平方向的两个分力，其中，竖直方向的分力对待测试样5进行压缩，水平方向的分力引起待测试样5发生剪切变形，则待测试样5同时受到剪切和压缩两种作用力，将两者的测试糅合为一体同步完成。

由于冲头1和测试板4的配合，更为真实地模拟了待测试样5的受力情况，故测试结果更为精准；又由于测试板4的倾斜角度可以在一定范围内进行调整，本发明的测试设备可以针对不同的待测试样5对测试板4进行调整，其适用范围更广，能够有针对性地完成各种试样的测试。

请参考图6-图11，图6为本发明所提供角度调节装置一种设置方式的分解状态示意图；图7为图6所示角度调节装置的组合状态立体结构图；图8为图7所示角度调节装置的正面结构示意图；图9为本发明所提供转动件一种设置方式的正面结构示意图；图10为图9所示转动件的俯视图；图11为本发明所提供固定板一种设置方式的正面结构示意图。

转动件2的形式多样，理论上讲，能够带动实现测试板4倾斜设置的结构均可以为本发明所述的转动件2：例如，转动件2可以设置为摇杆，摇杆在竖直面内的摆动带动测试板4翻转；或者，转动件2可以设置为折板或者铰链，转动件2绕其翻折点或者铰接点转动时，带动测试板4翻转；转动件2还可以为滚筒，通过滚筒的转动改变测试板4的倾斜状态。

相应地，定位件3可以采用不同的结构形式将转动件2固定，定位件3可以为锁紧螺母、定位销、卡扣等。当然，当转动件2带有自锁功能时，可以省去定位件3，或者将转动件2上的自锁结构视为本文所述的定位件3。

具体地，在图6-图11所示的实施方式中，转动件2可以为半圆柱状结构，测试板4设置在半圆柱的截断面21上；转动件2的两端均设有若干个定位孔22；定位件3可以包括固定板31和连接件32，固定板31设有槽孔311，连接件32穿过槽孔311后与定位孔22固定连接，以便将转动件2与定位件3轴向定位连接，防止转动件2继续转动，将其上的测试板4定位在预定角度。

显然，为实现转动件2的固定，转动件2至少要设置两个定位孔22，槽孔311可以与定位孔22对应设置；当然，还可以设置多个定位孔22，不同的定位孔22对应不同取值的预定角度，则当连接件32与不同的定位孔22连接时，即可将测试板4固定在不同的预定角度上，进而完成待测试样5在不同剪切力作用下的性能测试。

连接件32可以为连接螺母、定位销、螺钉、铆钉等可拆卸的连接部件。

更为优选的是，各个定位孔22可以设置在同一弧线上，此时，定位孔22的分布与转动件2的运动轨迹相重合，也就是说，不管选择哪个定位孔22进行连接，均可以实现转动件2的定位，使得操作更为便捷。

与此同时，固定板31的槽孔311也可以进行相应改进，将槽孔311设置为弧形的贯通槽，该弧形槽与定位孔22所在的弧线相对应，如图6和图8所示，则连接件32可以在弧形槽的范围内自由移动，以便与不同的定位孔22连接，简化了操作过程。

请参考图12-图16，图12为本发明所提供基座一种设置方式的正面结构示意图；图13为图12所示基座的俯视图；图14为本发明所提供旋转座一种设置方式的俯视图；图15为图14所示旋转座的侧视图；图16为本发明所提供固定盖一种设置方式的俯视图。

在另一种更为优选的实施方式中，本发明的测试设备还设有基座6，定位件3固定设置在基座6上，且基座6具有凹槽61，以便转动件2设置在凹槽61中。基座6的设置为定位件3和转动件2提供了安装平台，同时还可以对两者进行支撑和固定。

在此基础上，基座6还可以设置在底座7上，底座7能够绕其纵向中心轴线转动，进而带动基座6转动，而基座6的转动能够带动其上的转动件2相应转动，最终改变测试板4的倾斜方向；当测试板4的倾斜方向与冲头1的倾斜端头11的朝向不匹配时，即可通过底座7调整测试板4的倾斜方向，以便两者处于适配的位置。

为实现底座7的转动，底座7可以包括旋转座71和固定盖72，旋转座71绕其纵向中轴线转动，固定盖72能够将旋转座71卡合固定；如图14和图15所示，旋转座71可以设置轴孔711，然后通过转轴与基座6相连，则转动转轴即可带动旋转座71转动，进而带动基座6以及角度调节装置转动；此外，旋转座71还可以设置为阶梯状，固定盖72可以与旋转座71配合地设置卡槽721，当旋转座71转动到相应位置后，通过固定盖72将旋转座71扣合固定，以保证测试过程的稳定性。

可以想到，旋转座71和固定盖72还可以采用其他结构形式，旋转座71可以通过传动带等的驱动实现转动，或者通过齿轮啮合等进行驱动；固定盖72可以设置与旋转座71配合的卡位等将旋转座71卡固，或者固定盖72与其他紧固件配合实现旋转座71的卡固。

还可以想到，底座7还可以采用其他结构形式，例如，底座7可以采用一体式设置，然后通过齿轮或者丝杠传动实现底座7的转动，当停止对齿轮或者丝杠的驱动时，底座7就相应地停止运动，并借助齿轮或者丝杠的传动齿将其卡固。其他实现底座7转动和固定的结构形式请参见现有技术，此处不再赘述。

请参考图17和图18，图17为本发明所提供测试板一种设置方式的俯视图；图18为本发明所提供底板一种设置方式的俯视图。

如图17所示，本发明的测试板4可以设置为平板状，并通过其上的连接孔41与转动件2相连，连接孔41可以为螺纹孔、销孔或者平孔；测试板4还可以根据待测试样5的结构进行相应的变换。

此外，本发明的测试设备还可以设置底板8，然后将底座7设置在底板8上，进而将整个测试设备通过底座8实现与动力设备或者其他相关部件的连接和拆卸，以便于本发明的测试设备的整体组装和移动。

请参考图19-图21，图19为本发明所提供夹持件一种设置方式的组装分解示意图；图20为图19所示夹持件的组装完成立体结构图；图21为图20所示夹持件的正视图。

由于测试过程中待测试样5会受到来自冲头1的剪切作用力，待测试样5存在相对于测试板4滑动的可能性，为保证待测试样5的稳定性和测试的顺利进行，还可以设置夹持件9，夹持件9设置在测试板4上，对待测试样5进行夹持固定。

可以理解，待测试样5的固定形式多样，凡是能够实现其固定的结构均可以理解为本文所述的夹持件9。

在其中一种较为优选的设置方式中，夹持件9可以包括第一夹板91、第二夹板92和连接在两者之间的紧固件93，第一夹板91和第二夹板92分别设置在测试板4的两侧；当紧固件93旋紧时，第一夹板91和第二夹板92逐渐靠近测试板4，并最终压紧在测试板4的两侧板面上，则处于测试板4一侧板面上的待测试样5也被压紧固定。当完成待测试样5的测试后，可以反向旋转紧固件93，将第一夹板91和第二夹板92释放，即可将待测试样5取下，重新放置新的试样进行测试或者变换待测试样5的测试位置。紧固件93可以是图19-图21所示的旋紧螺母，也可以是弹性销等部件。

请参考图22和图23，图22为本发明所提供冲头一种设置方式的正视图；图23为图22所示冲头的侧视图。

本发明的冲头1可以设置孔位12，以便与动力设备相连；冲头1的倾斜端头11与测试板4相应设置，当测试板4的倾斜角度发生变化时，可以更换冲头1，以进行另一角度下待测试样5的剪切和压缩性能测试。当然，根据动力设备的不同，冲头1还可以设置其他的结构进行连接，这些连接结构并不仅限于图22和图23所示的孔位12。

另外，所述动力设备可以为材料试验机或者拉力机等现有设备，无需另行购买专门的动力装置或者在本发明的测试设备上设置单独的动力部件，能够节约成本。

以上对本发明所提供的剪切和压缩性能的测试设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种剪切和压缩性能的测试设备，其特征在于，所述测试设备包括角度调节装置和与动力设备相连的冲头，所述角度调节装置包括转动件和用于固定所述转动件的定位件，所述转动件连接有用于放置试样的测试板，所述转动件的转动带动所述测试板至倾斜于水平方向预定角度的位置，所述预定角度根据所述试样的种类设置，所述冲头具有与所述测试板配合设置的倾斜端头，所述动力设备带动所述冲头向下运动至所述倾斜端头按压在所述试样上。

2.如权利要求1所述的测试设备，其特征在于，所述转动件呈半圆柱状设置，所述转动件以其截断面与所述测试板相连，所述转动件的两端设有若干个定位孔，所述定位件包括连接件和设有槽孔的固定板，所述连接件穿过所述槽孔后与所述定位孔固连。

3.如权利要求2所述的测试设备，其特征在于，各所述定位孔分布在同一弧线上。

4.如权利要求3所述的测试设备，其特征在于，所述固定板的槽孔为与所述定位孔所在的弧线对应的弧形槽。

5.如权利要求1-4任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还具有基座，所述定位件固连在所述基座上，所述基座具有与所述转动件配合的凹槽。

6.如权利要求5所述的测试设备，其特征在于，所述基座设置在底座上，所述底座能够绕其纵向中心轴线转动。

7.如权利要求6所述的测试设备，其特征在于，所述底座包括绕其纵向中心轴线旋转的旋转座和将所述旋转座卡合固定的固定盖。

8.如权利要求1-4任一项所述的测试设备，其特征在于，所述测试设备还包括用于固定所述试样的夹持件，所述夹持件设置在所述测试板上。

9.如权利要求8所述的测试设备，其特征在于，所述夹持件包括第一夹板、第二夹板和连接在两者之间的紧固件，所述第一夹板和第二夹板分别设置在所述测试板的两侧，所述紧固件的旋紧控制所述第一夹板和第二夹板靠近并夹紧所述测试板。

10.如权利要求1-4任一项所述的测试设备，其特征在于，所述预定角度在0～50度之间。