CN106053213B - 一种用于工业ct原位拉伸试验的手动加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置，包括螺杆、螺母、保护罩、第一夹具、拉力传感器、第二夹具、丝杠、移动端支座组件、固定端支座组件、防转动固定件、位置显示器和转动手轮，第一夹具和第二夹具用于夹持固定待测拉伸试件，转动手轮可以带动丝杠绕轴转动，从而通过移动端支座组件使第二夹具向外移动，对待测拉伸试件施加外荷载。利用本发明的手动加载装置，可以在工业CT进行原位拉伸试验时，保证扫描的过程中试件不发生变形，结合工业CT扫描得到的三维裂缝与断裂等信息，评估材料拉伸过程的损伤演变与破坏机制。本发明装置位移控制精度可达到微米级，适用于拉伸破坏时变形较小的材料。

Description

一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置

技术领域

本发明涉及材料力学性能测试领域，尤其涉及一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置，可用于航空、航天、核电、汽车、机械、生物医学、材料、土木与船舶等工程结构领域的材料拉伸破坏机理与力学性能测试。

背景技术

随着工业技术的快速发展，无损检测技术已在航空航天、汽车、船舶、石油化工、核能等工业中被广泛的运用。工业CT在射线检测技术中占有非常重要的位置，可以无损检测CMC材料内部孔隙与裂缝，最小体素尺寸可达纳米级，通过图像处理可获得裂缝位置和宽度的图像信息。其原理主要是通过射线束穿透物体时，在该物体内发生衰减现象，通过对衰减系数进行相应的数学计算和处理后，对其进行重建，从而得到该物体的断层图像。断层图像可以直观、准确的反映物体的内部结构和缺陷分布情况，并且不受物体材质和形状的客观因素的影响。因此工业CT技术是目前世界上公认的最佳无损检测技术之一，是目前无损探伤、无损检测领域的一项前沿技术。

原位拉伸试验，是指对各类固态材料进行拉伸性能测试过程中，除要获取材料的固有力学性能参数外，还要对载荷作用下材料的组织结构演化进行高分辨率动态监测，这一过程可以结合工业CT扫描实现。

目前采用的工业CT原位拉伸试验机一般采用电动加载，价格昂贵。虽然可以持续电动加载，但扫描时必须保持荷载不变，旋转360度进行扫描，此过程试件不能发生变形。这样一来电动持续加载的功能没有用到。

发明内容

有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是开发一种用于工业CT原位拉伸试验的加载装置，使得精度高，构造简单，加工方便，造价便宜。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置，具体地，本发明提供的技术方案如下：

一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置，包括螺杆、螺母、保护罩、第一夹具、拉力传感器、第二夹具、丝杠、移动端支座组件、固定端支座组件、防转动固定件、位置显示器和转动手轮；螺杆与螺母固定于保护罩的一端，拉力传感器一端固定在螺杆上，另一端与第一夹具固定连接；固定端支座组件、防转动固定件以及位置显示器固定于保护罩的另一端，丝杠穿过固定端支座组件、防转动固定件以及位置显示器，丝杠位于保护罩内的一端的表面具有螺纹，与移动端支座组件通过螺纹连接，第二夹具固定在移动端支座组件上；丝杠位于保护罩外的一端与转动手轮固定连接；第一夹具和第二夹具用于夹持固定待测拉伸试件，转动手轮可以带动丝杠绕轴转动，从而通过移动端支座组件使第二夹具向外移动，对待测拉伸试件施加外荷载。

优选地，手动加载装置还包括工业CT扫描仪，用于扫描待测拉伸试件得到三维裂缝分布与尺度,以及局部断裂等信息。

优选地，第一夹具和第二夹具为楔形夹具，与待测拉伸试件的头部相连。

优选地，拉力传感器位于第一夹具的外侧。

优选地，第二夹具与移动端支座组件通过螺栓固定连接。

优选地，固定端支座组件位于保护罩内。

优选地，防转动固定件和位置显示器位于保护罩外，位置显示器位于防转动固定件外侧。

优选地，保护罩为有机玻璃制成。

优选地，保护罩为圆筒状。

优选地，手动加载装置还包括支架，支架与保护罩连接，用于将保护罩支撑固定在台面上。

本发明提供的手动加载装置通过转动手轮带动丝杆向外移动，来拉伸待测试件，保护罩为有机玻璃制成，用于承受压力。增设拉力传感器测量荷载大小，位移可由位置显示器得到，从而获得拉力-位移响应曲线。结合工业CT扫描得到的三维裂缝分布与尺度，以及局部断裂等信息，评估材料拉伸过程的损伤演变机制。本发明的手动加载装置具有精度高，构造简单，加工方便，造价便宜等优点。本发明的手动加载装置位移控制精度可达到微米级，适用于拉伸破坏时变形较小的材料。

以下将结合附图对本发明的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的较佳实施例的手动加载工装的总体结构示意图；

图2是本发明的较佳实施例的手动加载工装的待测拉伸试件示意图；

图3是本发明的较佳实施例的手动加载工装的第一夹具示意图；

图4是本发明的较佳实施例的手动加载工装的第二夹具示意图；

图5是本发明的较佳实施例的手动加载工装的丝杠示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明较佳实施例的手动加载装置包括：螺杆1、螺母2、保护罩3、第一夹具4、拉力传感器6、第二夹具7、丝杠8、移动端支座组件9、固定端支座组件10、防转动固定件11、位置显示器12和转动手轮13。为了便于说明本发明的结构及工作原理，本实施例还包括待测拉伸试件5。

待测拉伸试件5的两端分别由第一夹具4和第二夹具7夹持固定，螺杆1与螺母2固定于保护罩3的一端，拉力传感器6一端固定在螺杆1上，另一端与第一夹具4固定连接。固定端支座组件10、防转动固定件11以及位置显示器12固定于保护罩3的另一端。丝杠8穿过固定端支座组件10、防转动固定件11以及位置显示器12，位于保护罩内的一端表面具有螺纹，其上连接移动端支座组件9，第二夹具7通过螺栓固定在移动端支座组件9上。丝杠8位于保护罩3外的一端与转动手轮13固定连接，转动手轮13可以带动丝杠绕轴转动，手动加载外荷载。图2-5示出了本实施例中的待测拉伸试件5、第一夹具4、第二夹具7和丝杠8的示意图。第一夹具4和第二夹具7优选为楔形夹具，用于固定待测拉伸试件5的头部。

在本实施例中，保护罩3由有机玻璃制成，优选为圆筒状，用于承载保护整个手动加载装置。其上可连接固定支架，用于将手动加载装置固定于台面上。第一夹具4和第二夹具7与待测拉伸试件5相连，夹具起到固定试件的作用；通过转动手轮13带动丝杠8转动，可以使得移动端支座组件9向外移动，从而引起与其相连的第二夹具7移动，达到拉伸试件的目的；防转动固定件11可以起到防止丝杠8带动保护罩3转动的作用；拉力传感器6可测量载荷的大小，位置显示器12用于显示丝杠8的位移，从而可以获得拉力—位移响应曲线。当手动加载装置对待测拉伸试件加载了外荷载时，结合工业CT扫描得到的三维裂缝分布与尺度，以及局部断裂等信息，可以评估材料拉伸过程的损伤演变机制。工业CT扫描仪扫描待测拉伸试件时，手动加载装置必须停止转动转动手轮。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于工业CT原位拉伸试验的手动加载装置，其特征在于，包括螺杆、螺母、保护罩、第一夹具、拉力传感器、第二夹具、丝杠、移动端支座组件、固定端支座组件、防转动固定件、位置显示器和转动手轮；

所述螺杆与所述螺母固定于所述保护罩的一端，所述拉力传感一端固定在所述螺杆上，另一端与所述第一夹具固定连接；

所述固定端支座组件、所述防转动固定件以及所述位置显示器固定于所述保护罩的另一端，所述丝杠穿过所述固定端支座组件、所述防转动固定件以及所述位置显示器，所述丝杠位于保护罩内的一端的表面具有螺纹，与所述移动端支座组件通过螺纹连接，所述第二夹具固定在所述移动端支座组件上；所述丝杠位于所述保护罩外的一端与所述转动手轮固定连接；

所述固定端支座组件位于所述保护罩内；

所述第一夹具和所述第二夹具用于夹持固定待测拉伸试件，所述转动手轮可以带动所述丝杠绕轴转动，从而通过所述移动端支座组件使所述第二夹具向外移动，对所述待测拉伸试件施加外荷载；

所述手动加载装置还包括工业CT扫描仪，用于扫描所述待测拉伸试件得到三维裂缝分布与尺度，以及局部断裂信息；

所述保护罩为有机玻璃制成；所述保护罩为圆筒状；所述手动加载装置还包括支架，所述支架与所述保护罩连接，用于将所述保护罩支撑固定在台面上。

2.如权利要求1所述的手动加载装置，其中所述第一夹具和所述第二夹具为楔形夹具，与所述待测拉伸试件的头部相连。

3.如权利要求1所述的手动加载装置，其中所述拉力传感器位于所述第一夹具的外侧。

4.如权利要求1所述的手动加载装置，其中所述第二夹具与所述移动端支座组件通过螺栓固定连接。

5.如权利要求1所述的手动加载装置，其中所述防转动固定件和所述位置显示器位于所述保护罩外，所述位置显示器位于所述防转动固定件外侧。