CN107677545A - 一种用于工业ct原位拉伸或压缩试验的手动加载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工业CT原位拉伸或压缩试验的手动加载装置，其特征在于，包括第一螺杆、第二螺杆、第一螺母、第二螺母、第三螺母、第一夹具、第二夹具、保护罩、第一垫片、第二垫片、钢柱组件和拉压力传感器。第一夹具和第二夹具用于夹持固定待测拉压试件，用扳手转动第二螺母或第三螺母，使第二螺杆向外或向内移动，从而带动第二夹具向外或向内移动，对待测试件施加外荷载。利用本发明的手动加载装置，可以在工业CT进行原位拉压试验时，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。本发明装置适用于拉伸破坏时变形比较明显的材料。

Description

一种用于工业CT原位拉伸或压缩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原位拉压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。
原位拉压试验，是指对各类固态材料进行拉压性能测试过程中，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原位拉压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
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种用于工业CT原位拉压试验的加载装置，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原位拉伸或压缩试验的手动加载装置，包括第一螺杆、第二螺杆、第一螺母、第二螺母、第三螺母、第一夹具、第二夹具、保护罩、第一垫片、第二垫片、钢柱组件和拉压力传感器；
其中，第一螺母位于保护罩的第一端，第一螺杆依次穿过第一螺母和保护罩的第一端并与保护罩的第一端螺纹连接；拉压力传感器的一端与第一螺杆固定连接，另一端与第一夹具固定连接；
第一垫片和第二螺母位于保护罩的第二端，第二螺杆依次穿过第二螺母、第二垫片和保护罩的第二端并与保护罩的第二端螺纹连接；第二螺杆的一端与第二夹具固定连接，第二螺杆的另一端还穿设有第三螺母和第二垫片；第一垫片和第二垫片通过钢柱组件刚性连接；
第一夹具和第二夹具用于夹持待测试件，手动加载装置被配置为：
将第三螺母移动至第一位置，转动第二螺母，使第二螺杆向外移动，从而带动第二夹具向外移动；或者将第二螺母移动至第一位置，转动第三螺母，使第二螺杆向内移动，从而带动第二夹具向内移动，从而对待测试件施加外荷载。此处的“内”和“外”是以保护罩为参照，指向保护罩的内部为“向内”，指向保护罩的外部为“向外”。
进一步地，钢柱组件包括第一钢柱和第二钢柱，第一钢柱和第二钢柱分别连接在第一垫片和第二垫片的上端处和下端处。
进一步地，手动加载装置还包括工业CT扫描仪，用于扫描待测试件，以得到三维裂缝分布与尺度，以及局部断裂等信息。
进一步地，第一夹具和第二夹具具有第一容纳部，第一容纳部用于容纳待测试件的端部，第一容纳部呈楔形。
进一步地，第二夹具与第二螺杆通过螺纹固定连接。
进一步地，第一螺母、第一垫片、第二螺母、第二垫片和第三螺母位于保护罩的外部。
进一步地，第一钢柱、第二钢柱与第一垫片和第二垫片通过焊接固定连接。
进一步地，第一位置为第二螺杆上第二螺母和第三螺母之间的任意一处。
进一步地，保护罩采用有机玻璃制成。
进一步地，保护罩为圆筒状。
进一步地，手动加载装置还包括支架，支架与保护罩连接，用于支撑保护罩。
本发明提供的手动加载装置通过用扳手转动第二螺母或第三螺母带动第二螺杆向外或向内移动移动，来拉伸或压缩待测试件，保护罩为有机玻璃制成，用于承受压力。增设拉压力传感器测量荷载大小，位移可由工业CT扫描得到，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毫米级。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构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用于工业CT原位拉压试验的手动加载装置的总体结构示意图；
图2是本发明的较佳实施例的用于工业CT原位拉压试验的手动加载装置的待测试件示意图；
图3是本发明的较佳实施例的用于工业CT原位拉压试验的手动加载装置的第一夹具示意图；
图4是本发明的较佳实施例的用于工业CT原位拉压试验的手动加载装置的第二夹具示意图；
图5是图1中的手动加载装置的A-A处从右向左的视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一个较佳实施例提供了一种用于工业CT原位拉压试验的手动加载装置，包括第一螺杆1、第二螺杆2、第一螺母3、第二螺母4、第三螺母5、第一夹具7、第二夹具8、保护罩9、第一垫片10、第二垫片11、第一钢柱12、第二钢柱13、拉压力传感器14。为了便于说明本发明的结构及工作原理，图1示出了待测试件6。
第一螺杆1与第一螺母2螺纹配合，第一螺母3位于保护罩9的第一端，第一螺杆1依次穿过第一螺母3和保护罩9的第一端91并与保护罩9的第一端91螺纹连接。拉压力传感器14的一端与第一螺杆1固定连接，另一端与第一夹具7固定连接。
第一垫片10和第二螺母4位于保护罩9的第二端92，第二螺杆2依次穿过第二螺母4、第二垫片11和保护罩9的第二端92并与保护罩的第二端92螺纹连接；第二螺杆2的一端与第二夹具8通过螺纹固定连接，第二螺杆2的另一端还穿设有第三螺母5和第二垫片11；第一垫片10和第二垫片11通过第一钢柱12和第二钢柱13刚性连接。
第一夹具7和第二夹具8用于夹持待测试件6，本实施的手动加载装置被配置为：
将第三螺母3移动至第一位置(图1中的B处)，转动第二螺母4，使第二螺杆2向外移动，从而带动第二夹具8向外移动；或者将第二螺母4移动至第一位置，转动第三螺母5，使第二螺杆2向内移动，从而带动第二夹具8向内移动，从而对待测试件施加外荷载。此处的“内”和“外”是以保护罩9为参照，指向保护罩9的内部为“向内”，指向保护罩9的外部为“向外”。
图2-4分别示出了本实施例中的待测试件6、第一夹具7、第二夹具8的示意图，待测试件6的两端分别由第一夹具7和第二夹具8夹持固定。具体地，如图3和4所示，第一夹具7具有第一容纳部71，第二夹具8具有第一容纳部81，第一容纳部71用于容纳待测试件6的端部61，第一容纳部81用于容纳待测试件6的端部62，第一容纳部71和81呈楔形。第一夹具7还具有第二容纳部72(见图3)，用于容纳第一螺杆1的端部，第二夹具8还具有第三容纳部82(见图4)，用于容纳第二螺杆2的端部。
本实施例中，第一螺母3、第一垫片10、第二螺母4、第二垫片11和第三螺母5位于保护罩9的外部。第一钢柱12、第二钢柱13与第一垫片10和第二垫片11通过焊接固定连接。
本实施例中的第一位置为第二螺杆2上第二螺母4和第三螺母5之间的任意一处，为了方便，在图1中标记为B。
在本实施例中，保护罩9由有机玻璃制成，优选为圆筒状(见图5)，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。将第三螺母5移至点B，通过扳手转动第二螺母4，使第二螺杆2向外移动，从而带动与其相连的第二夹具8向外移动，达到拉伸试件的目的；将第二螺母4移至点B，通过扳手转动第三螺母5，使第二螺杆2向内移动，从而带动与其相连的第二夹具8向内移动，达到压缩试件的目的。
第一钢柱12、第二钢柱13与第一垫片10以及第二垫片11的连接为刚性连接，以保证施加外荷载时有足够的强度。拉压力传感器14可测量载荷的大小，工业CT扫描得到第二螺杆2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用扳手转动第二螺母和第三螺母。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出多修改和变化。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 (10)

1.一种用于工业CT原位拉伸或压缩试验的手动加载装置，其特征在于，包括第一螺杆、第二螺杆、第一螺母、第二螺母、第三螺母、第一夹具、第二夹具、保护罩、第一垫片、第二垫片、钢柱组件和拉压力传感器；
其中，所述第一螺母位于所述保护罩的第一端，所述第一螺杆依次穿过所述第一螺母和所述保护罩的第一端并与所述保护罩的第一端螺纹连接；所述拉压力传感器的一端与所述第一螺杆固定连接，另一端与所述第一夹具固定连接；
所述第一垫片和所述第二螺母位于所述保护罩的第二端，所述第二螺杆依次穿过所述第二螺母、所述第二垫片和所述保护罩的第二端并与所述保护罩的第二端螺纹连接；所述第二螺杆的一端与所述第二夹具固定连接，所述第二螺杆的另一端还穿设有所述第三螺母和所述第二垫片；所述第一垫片和所述第二垫片通过钢柱组件刚性连接；
所述第一夹具和所述第二夹具用于夹持待测试件，所述手动加载装置被配置为：
将所述第三螺母移动至第一位置，转动所述第二螺母，使所述第二螺杆向外移动，从而带动所述第二夹具向外移动；或者将所述第二螺母移动至第一位置，转动所述第三螺母，使所述第二螺杆向内移动，从而带动所述第二夹具向内移动，从而对待测试件施加外荷载。
2.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述钢柱组件包括第一钢柱和第二钢柱，所述第一钢柱和所述第二钢柱分别连接在所述第一垫片和所述第二垫片的上端处和下端处。
3.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述手动加载装置还包括工业CT扫描仪，用于扫描所述待测试件，以得到三维裂缝分布与尺度，以及局部断裂的信息。
4.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述第一夹具和所述第二夹具具有第一容纳部，所述第一容纳部用于容纳待测试件的端部，所述第一容纳部呈楔形。
5.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述第二夹具与所述第二螺杆通过螺纹固定连接。
6.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述第一螺母、所述第一垫片、所述第二螺母、所述第二垫片和所述第三螺母位于所述保护罩的外部。
7.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述第一钢柱、所述第二钢柱与所述第一垫片和所述第二垫片通过焊接固定连接。
8.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述第一位置为所述第二螺杆上所述第二螺母和所述第三螺母之间的任意一处。
9.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，所述保护罩采用有机玻璃制成。
10.根据权利要求1所述的手动加载装置，其特征在于，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，用于支撑所述保护罩。
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