CN106610356A - 微小拉力测量装置 - Google Patents

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常向廷
赵静
杨金川
徐志洪
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details

Abstract

本发明公开了一种微小拉力测量装置，一种微小拉力测量装置，包括可调位移平台、测力装置和两个试样固定平台，试样两端分别固定在两个相对设置的试样固定平台上，一个试样固定平台设置在可调位移平台上，另一试样固定平台设置在测力装置上，两个试样固定平台高度一致；可调位移平台和测力装置均设置在试验台上。本发明的优点在于实现了微小拉伸载荷的测量，直观的反映出物体在微小拉力下的微小形变，精度高、易于操作、成本低、经济实用。

Description

微小拉力测量装置
技术领域
本发明属于力学测量设备，具体涉及一种微小拉力测量装置。
背景技术
微小拉力测量装置的技术原理与实验室的拉力实验机类似，即对所测材料施加拉力，通过电子应变技术测量力的大小，再结合材料的形变量从而得到材料的受力与变形量之间的关系，进而计算出材料的一些重要力学参数，得到材料的力学性能。本系统的主要适用对象是只能承受微小拉伸载荷的生物材料等。
实验室目前测量拉力和材料的力学性能常使用电子万能试验机或拉力试验机，如FH-9001桌上型电子拉力试验机、JB-126A电子万能材料试验机等，但这些试验机所能给出的拉力最小精确值为0.5N，即便是针对电子行业金线材料进行拉伸试验的金线拉力试验机所能给出的拉力最小精确值也仅达到0.4N，利用它们难以对一些只能承受微小拉力的生物结构进行拉伸试验。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微小拉力测量装置，用于解决细小生物结构的力学性能测量问题。所述微力是相对于力学实验室的常规实验所测力的大小而言，一般认为1N以下的力为微力。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种微小拉力测量装置，包括可调位移平台、测力装置和两个试样固定平台，试样两端分别固定在两个相对设置的试样固定平台上，一个试样固定平台设置在可调位移平台上，另一试样固定平台设置在测力装置上，两个试样固定平台高度一致；可调位移平台和测力装置均设置在试验台上。
所述可调位移平台的滑动工作台侧壁中心设有试样固定平台，试样固定平台与可调位移平台的千分尺位于不同侧壁，且两侧壁相互平行。
所述测力装置包括两个应变片、悬臂板和固定块，固定块固定在试验台上，悬臂板一端固连在固定块侧壁，另一端设有另一试样固定平台，两个应变片沿悬臂板的中心线对称设置在连接板的正反两面，且靠近固定块。
所述悬臂板靠近固定块一端的板身的两个相互平行的侧面上对称设有凹面，两个应变片沿悬臂板的中心线对称设置在连接板带有凹面段的正反两面。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：实现了微小拉伸载荷的测量，直观的反映出物体在微小拉力下的微小形变，精度高、易于操作、成本低、经济实用。
附图说明
图1是本发明的微小拉力测量装置的整体结构示意图。
图2是本发明的微小拉力测量装置的可调位移平台的示意图。
图3是本发明微小拉力测量装置的测力装置的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种微小拉力测量装置，包括可调位移平台1、测力装置2和两个试样固定平台8，试样两端分别固定在两个相对设置的试样固定平台8上，一个试样固定平台8设置在可调位移平台1上，另一试样固定平台8设置在测力装置2上，两个试样固定平台8高度一致；可调位移平台1和测力装置2均设置在试验台上。
结合图2，所述可调位移平台1的滑动工作台11侧壁中心设有试样固定平台8，试样固定平台8与可调位移平台1的千分尺位于不同侧壁，且两侧壁相互平行。
结合图3，所述测力装置2包括两个应变片6、悬臂板7和固定块5，固定块5固定在试验台上，悬臂板7一端固连在固定块5侧壁，另一端设有另一试样固定平台8，两个应变片6沿悬臂板7的中心线对称设置在悬臂板7的正反两面，且靠近固定块5。
所述悬臂板7靠近固定块5一端的板身的两个相互平行的侧面上对称设有凹面，两个应变片6沿悬臂板7的中心线对称设置在悬臂板7带有凹面段的正反两面。
实施例1
结合图1，一种微小拉力测量装置包括可调位移平台1（市购：东莞市盛菱精密机械有限公司，X轴LX60-C交叉滚子导轨型高精度千分尺手动可调位移平台）、测力装置2、两个试样固定平台8，试样两端分别固定在两个相对设置的试样固定平台8上，一个试样固定平台8设置在可调位移平台1上，另一试样固定平台8设置在测力装置2上，两个试样固定平台8高度一致。可调位移平台1和测力装置2均通过螺栓固定在试验台。
结合图2，可调位移平台1的滑动工作台11侧壁中心设有试样固定平台8，试样固定平台8与可调位移平台1的千分尺位于不同侧壁，且两侧壁相互平行。
结合图3，测力装置2包括两个应变片6、悬臂板7和固定块5，固定块5通过螺栓固连在试验台上，悬臂板7一端通过螺栓固连在固定块5侧壁，使悬臂板7悬空，另一端设有另一试样固定平台8。所述悬臂板7靠近固定块5一端的板身的两个相互平行的侧面上对称设有凹面，两个应变片6沿悬臂板7的中心线对称设置在悬臂板7带有凹面段的正反两面，使得测量精度更高。
工作过程：
以测量蜻蜓翅膀为例：
将蜻蜓翅膀两端分别固定在两个试样固定平台8上，将两个应变片6以半桥形式接入电阻应变仪，按照应变片参数设置电阻应变仪的电阻和灵敏系数，然后调节可调位移平台1的千分尺带动滑动工作台11移动，当调至蜻蜓翅膀的拉伸变形量恰好为零时，将千分尺和电阻应变仪调零，开始进行测量。
按照一定的位移间隔调节千分尺，使滑动工作台11带动蜻蜓翅膀产生拉伸变形，针对每次的位移量，记录下电阻应变仪的显示应变值，一直进行拉伸与记录数据，直到蜻蜓翅膀发生断裂，记录下蜻蜓翅膀发生断裂时的应变值。
根据本发明所述的微小拉力测量装置的事先标定结果与记录的应变值，可计算针对每个位移量时，蜻蜓翅膀所受的拉力大小与所能承受的最大拉力，再利用显微镜观察测量并计算出蜻蜓翅膀的截面几何参数，即可得到蜻蜓翅膀的弹性模量等相关力学参数。
本发明实现了微小拉伸载荷的测量，直观的反映出物体在微小拉力下的微小形变，具有精度高、易于操作、成本低、经济实用等特点。

Claims (4)

1.一种微小拉力测量装置，其特征在于：包括可调位移平台（1）、测力装置（2）和两个试样固定平台（8），试样两端分别固定在两个相对设置的试样固定平台（8）上，一个试样固定平台（8）设置在可调位移平台（1）上，另一试样固定平台（8）设置在测力装置（2）上，两个试样固定平台（8）高度一致；可调位移平台（1）和测力装置（2）均设置在试验台上。
2.根据权利要求1所述的微小拉力测量装置，其特征在于：所述可调位移平台（1）的滑动工作台（11）侧壁中心设有试样固定平台（8），试样固定平台（8）与可调位移平台（1）的千分尺位于不同侧壁，且两侧壁相互平行。
3.根据权利要求1所述的微小拉力测量装置，其特征在于：所述测力装置（2）包括两个应变片（6）、悬臂板（7）和固定块（5），固定块（5）固定在试验台上，悬臂板（7）一端固连在固定块（5）侧壁，另一端设有另一试样固定平台（8），两个应变片（6）沿悬臂板（7）的中心线对称设置在悬臂板（7）的正反两面，且靠近固定块（5）。
4.根据权利要求3所述的微小拉力测量装置，其特征在于：所述悬臂板（7）靠近固定块（5）一端的板身的两个相互平行的侧面上对称设有凹面，两个应变片（6）沿悬臂板（7）的中心线对称设置在悬臂板（7）带有凹面段的正反两面。
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李红星: "《自动测试与检测技术》", 31 December 2008 *
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