CN105115889A - 多试件粘接接头蠕变实验加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，包括上加载板和下加载板、第一至第N粘接接头、主加载杠杆以及弧形杠杆，通过弧形杠杆将第一至第N粘接接头串联到一起，主加载杠杆的一端施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载到第一至第N粘接接头上，使每个粘接接头所受拉力相等。本发明多试件粘接接头蠕变实验加载装置可对多个试件粘接接头同时进行加载，而极大地缩短试验周期，降低了试验成本。采用弧形杠杆和杠杆支座组件，实现粘接试件串联加载，各粘接试件受力相等、方向相同，并且减少了总加载载荷，保证了实验数据的可靠性。

Description

多试件粘接接头蠕变实验加载装置

技术领域

本发明涉及粘接接头实验装置技术领域，特别涉及一种能在高温环境箱中对多个试件粘接接头进行试验的蠕变实验加载装置。

背景技术

高温高压技术迅速发展，蠕变试验已成为材料必须进行的主要性能试验之一。蠕变实验指的是测定实验材料在长时间的恒温和恒应力作用下，发生缓慢塑性变形现象的一种材料机械性能试验。通常的蠕变实验是在高温环境的条件下，受单向拉伸进行的。拉伸蠕变实验的试验方法：在某一恒温下，把一组式样分别置于不同恒压下进行试验，得到一系列蠕变曲线，然后在双对数坐标纸上画出该温度下蠕变速度与应力的关系曲线，由之求出规定蠕变速度下的蠕变极限。影响蠕变实验结果的因素，最主要的是温度控制的长期稳定性、形变测量精度和试样加工工艺。

粘接剂和粘接技术发展迅猛，粘接技术与铆接、焊接、螺接等传统方法相比，具有独特的优点：工艺简单，适用范围广，粘接不受材料种类和粘接件几何形状的限制；粘接接头质量轻、应力集中小、表面光滑、成本低等。随着粘接剂的广泛应用，粘接剂的蠕变性能实验是一个重要的研究课题。

现在的蠕变实验装置，大多数使用刚性液压伺服实验机进行加载，虽然这些仪器装置在载荷大小控制和数据采集方面性能优越，但也有明显的缺点：一是每个装置只能对单个的试件进行实验，蠕变实验耗时长，要想对一组多个试件进行实验，实验周期特别长。二是伺服系统加载的拉力稳定性不够，导致实验精度不高。三是仪器造价非常高，耗电量大，试验成本大大增加。四是蠕变变形量的测量精度不高，导致实验数据不准确。因此需要涉及一种全新的实验装置，来解决上述缺陷。

发明内容

本发明目的是解决现有技术中针对粘接剂蠕变实验技术存在的不足，设计了一种结构紧凑、准确度高、荷载量程大且稳定、能对多个试件粘接接头同时进行实验的多试件粘接接头蠕变实验加载装置。

本发明提供的技术方案为：

一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

起始上连接座和其他多个上连接座，其设置在上加载板的下表面上，所述上连接座在所述上加载板上呈圆周排列；

终止下连接座和其他多个下连接座，其设置在下加载板的上表面上，所述下连接座在所述下加载板上呈圆周排列；所述上连接座和所述下连接座的上下位置间隔布置，起始上连接座和终止下连接座相邻；

多个弧形杠杆，其中部铰接所述其他多个上连接座和其他多个下连接座；

多个实验加载件，其包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件，上下相邻的弧形杠杆之间铰接所述其他实验加载件；

主加载杠杆，其中部铰接起始上连接座，所述主加载杠杆一端与第一实验加载件的一端铰接，另一端设置有加载孔；所述第一实验加载件的另一端铰接和主加载杠杆相邻的弧形杠杆；

其中，末尾实验加载件的一端铰接终止下连接座，另一端铰接和终止下连接座相邻的弧形杠杆；

在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

起始上连接座、其他多个上连接座和终止上连接座，其设置在上加载板的下表面上，所述上连接座在所述上加载板上呈圆周排列。所述起始上连接座和终止上连接座相邻；

多个下连接座，其设置在下加载板的上表面上，所述下连接座在所述下加载板上呈圆周排列；所述上连接座和所述下连接座的上下位置间隔布置；

多个弧形杠杆，其中部铰接所述其他其他多个上连接座和多个下连接座；

多个实验加载件，其包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件，上下相邻的弧形杠杆之间铰接所述其他实验加载件；

主加载杠杆，其中部铰接起始上连接座，所述主加载杠杆一端与第一实验加载件的一端铰接，另一端设置有加载孔；所述第一实验加载件的另一端铰接和主加载杠杆相邻的弧形杠杆；

其中，末尾实验加载件的一端铰接终止上连接座，另一端铰接和终止上连接座相邻的弧形杠杆；

在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

多个实验加载件，包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件；

弧形杠杆，为具有弧度的杆，所述多个实验加载件的首尾通过所述弧形杠杆铰接形成串联，并且通过弧形杠杆与多个实验加载件铰接点的弯折使多个实验加载件均竖直设置且呈圆周排列于上加载板和下加载板之间；

主加载杠杆，其一端与第一实验加载件的顶端铰接，另一端设置有加载孔；

上连接座和下连接座，所述主加载杠杆中部和靠近上加载板的弧形杠杆的中部分别与上连接座铰接，靠近下加载板的弧形杠杆的中部分别与下连接座铰接，所述末尾实验加载件的末端与上连接座或下连接座铰接，所述上连接座与上加载板固定连接，所述下连接座与下加载板固定连接；

其中，在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

优选的是，所述上加载板下方设置有定位板，所述定位板和上加载板之间通过均布的支撑块连接在一起，所述定位板上开设有方形定位孔，所述上连接座上设置有方形定位块，所述定位块与定位孔配合，以限制所述上连接座旋转。

优选的是，还包括基座，所述基座和下加载板之间采用可旋转连接；所述下加载板中心设置有向下延伸的空心管，所述空心管从基座上穿过，所述空心管下方设置有旋转扳手，转动所述旋转扳手能够使所述下加载板相对于基座转动。

优选的是，所述下加载板下表面设置有若干半球定位孔，所述基座上表面设置有球头定位销，所述球头定位销与半球定位孔相配合，以使所述下加载板相对于基座固定。

优选的是，所述主加载杠杆的加载孔处通过加挂砝码施加向下的拉力，所述砝码设置在空心管下方，通过连接线穿过空心管连接到主加载杠杆的加载孔上。

优选的是，所述加载孔位于所述空心管圆心的正上方。

优选的是，所述定位板和下加载板之间设置有空心壳体，所述空心壳体套合在多个实验加载件外侧。

优选的是，所述实验加载件包括上U型连接件、粘接接头以及下U型连接件，所述上U型连接件和下U型连接件分别交接在所述粘接接头的两端。

本发明的有益效果是：本发明多试件粘接接头蠕变实验加载装置可对多个试件粘接接头同时进行加载，而极大地缩短试验周期，降低了试验成本。采用弧形杠杆和杠杆支座组件，实现粘接试件串联加载，各粘接试件受力相等、方向相同，并且减少了总加载载荷，保证了实验数据的可靠性。通过砝码和主加载杠杆实现放大砝码的试验载荷，放大倍数为主加载杠杆的动力臂长度与阻力臂长度之比，可实现在使用小砝码的前提下对粘接试件施加足够大的加载力以满足粘接接头的蠕变实验的要求。同时采用机械加载方式，增减砝码即可调节试验载荷，荷载调节方便，并能提供长时间恒定的荷载，可保证具有高的测量精度。

附图说明

图1为本发明所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置结构示意图。

图2为本发明所述的上加载板、定位板、空心圆柱、下加载板以及空心圆管的组件结构示意图。

图3为本发明所述的粘接试件的结构示意图。

图4为本发明所述的上U形连接件、下U形连接件的结构示意图。

图5为本发明所述的主加载杠杆的结构示意图。

图6为本发明所述的主加载杠杆、弧形杠杆、上连接座、下连接座、上U形连接件、下U形连接件和粘接试件的组件结构示意图。

图7为本发明所述的弧形杠杆的结构示意图。

图8为本发明所述的上连接座的结构示意图。

图9为本发明所述的下连接座的结构示意图。

图10为本发明所述的固定加载连接件的结构示意图。

图11为本发明所述的旋转扳手的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1、图2所示，本发明提供一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，包括上加载板111和下加载板9，上加载板111和下加载板9均设置成圆形，上加载板111的下方安装有定位板2，所述定位板2页设置成圆形且与上加载板111和下加载板9同心布置。上加载板111和定位板2之间通过3～9个均布的小支撑块连接在一起。在定位板2和下加载板9之间设置有空心壳体114，所述定位板2固定于空心壳体114的上端，下加载板9固定于空心壳体114的下端。所述空心圆柱5侧面的上部设置有长方形开口。

在空心壳体114内放置有N个粘接接头20，在本实施例中，粘接接头的数量为7个。如图3所示，粘接试件121由上铝合金试棒、粘接胶层、下铝合金试棒构成，粘接接头20的两端均设置有销轴孔。粘接接头20的上下两端分别连接有上U形连接件122和下U形连接件123，如图4所示，上U形连接件122和下U形连接件123的结构相同，均由带凹槽的圆柱体和一端为弧形的长方体组成，在圆柱体上有销孔。通过长销轴135将粘接接头20的两端与上U形连接件和下U形连接件铰接在一起。

在第一个粘接试件121上方的上U形连接件122上交接有主加载杠杆124。如图5所示，主加载杠杆124一端与第一个粘接接头20上端的上U形连接件122铰接，另一端设置有加载孔，所述主加载杠杆124中部与上连接座126铰接，所述上连接座126顶端与上加载板111固定连接。

一并参阅图6，第一个粘接试件121下方的下U形连接件123与第二个粘接试件121下方的下U形连接件123分别交接在弧形杠杆125的两端。第二个粘接试件121上方的上U形连接件122与第三个粘接试件121上方的上U形连接件122分别交接在另一个弧形杠杆125的两端。依次类推，直到第六个粘接试件121上方的上U形连接件122与第七个粘接试件121上方的上U形连接件122分别交接在一个弧形杠杆125的两端。弧形杠杆125通过销轴132连接在上连接座126和下连接座127上，上连接座126和下连接座127上的弧形杠杆(7)的位置交替错开，弧形杠杆125通过上U形连接件122和下U形连接件123连接粘接试件121，实现粘接试件121串联。

上U形连接件122通过销轴131连接在弧形杠杆125，下U形连接件123通过销轴131连接在弧形杠杆125，粘接试件121的上销孔通过长销轴135连接在上U形连接件122，粘接试件121下销孔通过长销轴135连接在下U形连接件123，长销轴135两端加工成螺纹状，方便粘接试件121的安装。销轴131和长销轴135相互垂直，能够防止粘接试件121在受力作用时受到弯矩和扭矩的作用。

通过这种布置，通过弧形杠杆125将7个粘接试件121依次首尾连接到一起，形成一个不封闭的链。第7个粘接试件121下方的下U形连接件123通过固定加载连接件128固定到下加载板上。

如图7所示，弧形杠杆125上设置有3个销轴孔，这三个销轴孔的中心位移同一个圆的圆周上。弧形杠杆125两端有方形凹槽，弧形杠杆125两端的销轴孔通过销轴铰接在上U形连接件122或下U形连接件123上。位于上方的弧形杠杆125的中部与上连接座铰接，位于下方的弧形杠杆125的中部与下连接座铰接，所述上连接座顶端与上加载板固定连接，所述下连接座底端与下加载板固定连接。

如图8所示，上连接座126包括由上部的加载螺纹杆、中间的定位滑块、下部的带销孔的U形结构构成。加载螺纹杆通过上加载板111的圆孔，与六角螺母137配合，六角螺母137下面有垫片136。在定位板2上开设有方形定位孔，定位滑块则正好卡入圆形定位板112的方形定位孔中，从而限制上连接座126只能上下移动。下部带销孔的U形结构能够通过销轴132连接弧形杠杆125和主加载杠杆124，使用扳手拧动六角螺母137时，方形孔能限制上连接座126只能沿Z轴方向平移，用于弧形杠杆125的调平。

如图9、图10所示，下连接座127和固定加载连接件128为U形结构，上端有销孔，底部有圆孔。下连接座127和固定加载连接件128通过螺栓133和六角螺母134安装在下加载板9上。

通过以上布置，使每个粘接接头20串联到一起，当在主加载杠杆上加载砝码后，每个粘接试件121都受到沿Z轴方向和大小都相同的拉力。

在另一实施例中，所述下加载板9下方设置有基座117，下加载板9和基座117之间安装有推力球轴承115，推力球轴承115能够承受下圆形加载板113及其上部各组件的重量，并能实现下圆形加载板113绕轴线旋转。下加载板9中部设置有向下延伸的空心圆管118，基座117中心有一个贯通孔，孔的直径等于空心圆管118的外径所述空心圆管118穿过基座117中心的通孔。在下加载板9的下表面设置有半球形定位孔，在基座上表面设置有球头定位销116。半球形定位孔的数量与粘接接头的数量相等。球头定位销116的圆头通过卡入半球形孔中实现粘接试件121的定位。空心圆管118下端有方形凸起，凸起中心有圆孔。如图11所示，旋转扳手119有方形凹槽，能与空心圆管118的下端凸起连接，转动旋转扳手119能够实现加载装置的旋转。

砝码138设置在空心圆管118的下方，通过引导绳连接在主加载杠杆124的加载孔上。砝码138重力由主加载杠杆124传递到粘接试件121上，再由粘接试件121传递到弧形杠杆125上，粘接试件121在弧形杠杆125上串联加载。假设主加载杠杆124的动力臂长度/阻力臂长度设计成B(B≥1)，砝码138的重力为t，则施加在每个粘接试件121上的力T＝B·t，实现在使用砝码138的前提下对粘接试件121施加很大的力。

假设试验中粘接试件121的数量为N。N为奇数时，则要在上圆形加载板1加工(N+1)/2个圆孔。连接主加载杠杆124的上连接座126在上圆形加载板1上对应的安装孔作为第1个孔，第1个孔与第2个孔之间的角度为(360/(2·N))·3。剩余沿圆周均布的(N+1)/2-1个圆孔，孔之间的角度为(360/N)·2，这些孔安装连接弧形杠杆125的上连接座126。圆形定位板112加工(N+1)/2个与上圆形加载板1的圆孔在上下位置相对应的方形孔。

N为偶数时，则在上圆形加载板1加工有(N/2+1)个圆孔。连接主加载杠杆124的上连接座126在上圆形加载板1上对应的安装孔作为第1个孔，第1个孔与第2个孔之间的角度为(360/(2·N))·3。其余的沿圆周均布的(N/2-1)个圆孔，孔之间的角度为(360/N)·2，孔安装连接弧形杠杆125的上连接座126。上圆形加载板1的最后1个孔与第1个孔之间的角度为(360/N)，最后1个孔用来安装上连接座126，上连接座126通过上U形连接件122连接最末端的粘接试件121。圆形定位板112加工(N/2+1)个与上圆形加载板1的圆孔在上下位置相对应的方形孔。

假设试验中粘接试件121的数量为N。N为奇数时，则在下圆形加载板113加工有(N+1)/2个圆孔，其中沿圆周均布的(N+1)/2-1个圆孔，孔之间的角度(360/N)·2，最后一个孔与相邻孔之间的角度为(360/(2·N))·3。前(N+1)/2-1个孔安装连接弧形杠杆125的下连接座127，最后一个孔安装固定加载连接件128。N为偶数时，则在下圆形加载板113加工有(N/2)个均布的圆孔，孔之间的角度为(360/N)·2，孔安装连接弧形杠杆125的下连接座127。下圆形加载板113下表面均布半球形的定位孔，孔的数量等于粘接试件121的数量。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

起始上连接座和其他多个上连接座，其设置在上加载板的下表面上，所述上连接座在所述上加载板上呈圆周排列；

终止下连接座和其他多个下连接座，其设置在下加载板的上表面上，所述下连接座在所述下加载板上呈圆周排列；所述上连接座和所述下连接座的上下位置间隔布置，起始上连接座和终止下连接座相邻；

多个弧形杠杆，其中部铰接所述其他多个上连接座和其他多个下连接座；

多个实验加载件，其包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件，上下相邻的弧形杠杆之间铰接所述其他实验加载件；

主加载杠杆，其中部铰接起始上连接座，所述主加载杠杆一端与第一实验加载件的一端铰接，另一端设置有加载孔；所述第一实验加载件的另一端铰接和主加载杠杆相邻的弧形杠杆；

其中，末尾实验加载件的一端铰接终止下连接座，另一端铰接和终止下连接座相邻的弧形杠杆；

在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

2.一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

起始上连接座、其他多个上连接座和终止上连接座，其设置在上加载板的下表面上，所述上连接座在所述上加载板上呈圆周排列。所述起始上连接座和终止上连接座相邻；

多个下连接座，其设置在下加载板的上表面上，所述下连接座在所述下加载板上呈圆周排列；所述上连接座和所述下连接座的上下位置间隔布置；

多个弧形杠杆，其中部铰接所述其他其他多个上连接座和多个下连接座；

多个实验加载件，其包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件，上下相邻的弧形杠杆之间铰接所述其他实验加载件；

主加载杠杆，其中部铰接起始上连接座，所述主加载杠杆一端与第一实验加载件的一端铰接，另一端设置有加载孔；所述第一实验加载件的另一端铰接和主加载杠杆相邻的弧形杠杆；

其中，末尾实验加载件的一端铰接终止上连接座，另一端铰接和终止上连接座相邻的弧形杠杆；

在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

3.一种多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，包括：

上加载板和下加载板对应平行设置；

多个实验加载件，包括第一实验加载件、末尾实验加载件和其他实验加载件；

弧形杠杆，为具有弧度的杆，所述多个实验加载件的首尾通过所述弧形杠杆铰接形成串联，并且通过弧形杠杆与多个实验加载件铰接点的弯折使多个实验加载件均竖直设置且呈圆周排列于上加载板和下加载板之间；

主加载杠杆，其一端与第一实验加载件的顶端铰接，另一端设置有加载孔；

上连接座和下连接座，所述主加载杠杆中部和靠近上加载板的弧形杠杆的中部分别与上连接座铰接，靠近下加载板的弧形杠杆的中部分别与下连接座铰接，所述末尾实验加载件的末端与上连接座或下连接座铰接，所述上连接座与上加载板固定连接，所述下连接座与下加载板固定连接；

其中，在主加载杠杆的加载孔处施加拉力，拉力通过主加载杠杆和弧形杠杆依次加载在多个实验加载件上。

4.根据权利要求1或2或3所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述上加载板下方设置有定位板，所述定位板和上加载板之间通过均布的支撑块连接在一起，所述定位板上开设有方形定位孔，所述上连接座上设置有方形定位块，所述定位块与定位孔配合，以限制所述上连接座旋转。

5.根据权利要求1或2或3所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，还包括基座，所述基座和下加载板之间采用可旋转连接；所述下加载板中心设置有向下延伸的空心管，所述空心管从基座上穿过，所述空心管下方设置有旋转扳手，转动所述旋转扳手能够使所述下加载板相对于基座转动。

6.根据权利要求5所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述下加载板下表面设置有若干半球定位孔，所述基座上表面设置有球头定位销，所述球头定位销与半球定位孔相配合，以使所述下加载板相对于基座固定。

7.根据权利要求5所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述主加载杠杆的加载孔处通过加挂砝码施加向下的拉力，所述砝码设置在空心管下方，通过连接线穿过空心管连接到主加载杠杆的加载孔上。

8.根据权利要求7所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述加载孔位于所述空心管圆心的正上方。

9.根据权利要求8所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述定位板和下加载板之间设置有空心壳体，所述空心壳体套合在多个实验加载件外侧。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的多试件粘接接头蠕变实验加载装置，其特征在于，所述实验加载件包括上U型连接件、粘接接头以及下U型连接件，所述上U型连接件和下U型连接件分别交接在所述粘接接头的两端。