CN108036709A - 一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动化的可定制的高灵敏度应变‑应力曲线测试装置，属于实验设备技术领域。该应变‑应力曲线测试装置包括机械传动装置、压力检测装置及数据采集处理系统，待测试物置于压力检测装置上，机械传动装置的活动端与待测试物接触，机械传动装置用于控制待测试物的压缩程度和压缩待测试物的速度；压力检测装置用于检测测试过程的压力信息，机械传动装置和压力检测装置均与数据采集系统相连，实现数据的同步采集和传输，数据采集系统每隔一定时间，将获得的待测试物的压缩位移及压力信息进行处理，并绘制图像，输出结果。本发明的所需样品量少，测试精度高，易于定制，有助于及时反馈、指导改进合成与制备过程，以缩短研究周期。
Description
技术领域
本发明发明属于实验设备技术领域，尤其是一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置。其允许用户根据实验需要定制不同测量范围、测量速度、测量灵敏度的仪器。更重要的是可以迅速组装，成本低廉，并且该方法所需测试样品量少，有助于及时反馈、指导改进合成与制备过程，以缩短研究周期。
背景技术
仪器设备在科研中起着至关重要的作用，近年来，科学技术的飞速发展无一不是伴随着高精尖先进仪器的极大进步，尤其在材料领域，扫描电子显微镜与透射电子显微镜的巨大发展与广泛应用，使得诸多新型纳米材料得以发明、发现并对其结构进行表征。而对于材料宏观的机械性能同样重要，其中，应力-应变曲线可以详细地描绘材料的压缩、拉伸、弹性等机械性能，对于材料的力学性能测定是不可或缺的。新型炭材料宏观体如石墨烯气凝胶、组装体、泡沫炭等具有超轻、超弹、超强等独特性能，其力学性能测定尤为重要，其相关研究结果已经在ACS Nano，Chemistry of Materials等国际知名期刊上发表。已报道的大多数实验中所用的力学性能测试仪器为“万能试验机”，但该仪器主要针对体量较大的金属和塑料等材料的测试，对于近年的研究热点如新颖的石墨烯组装体、炭泡沫和其他泡沫材料而言并不适用。而且，万能试验机体积庞大、十分笨重、价格昂贵，许多科研机构和高校并不配备该仪器，使得在科学研究中无法对所合成材料的机械性能进行及时的测量、描绘以及评判，严重影响科学研究的进展。
发明内容
为了解决上述问题，本发明发明提供了一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其允许根据实验需要定制不同测量范围、测量速度和测量灵敏度的仪器。更重要的是可以迅速组装，成本低廉，从而促进科研实验的顺利展开，加快研究进展。
本发明的技术方案：
一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，包括机械传动装置、压力检测装置及数据采集系统；待测试物置于压力检测装置上，机械传动装置的活动端与待测试物接触，机械传动装置用于控制待测试物的压缩程度和压缩待测试物的速度；机械传动装置和压力检测装置配合，压力检测装置用于检测测试过程的压力信息，机械传动装置和压力检测装置均与数据采集系统相连，实现数据的同步采集和传输，数据采集系统每隔一定时间，将获得的待测试物的压缩位移及压力信息进行处理，并绘制图像，输出结果。
所述的机械传动装置是浸渍镀膜提拉仪、液体注射泵或轴丝杆电机。
所述的压力检测装置是电子秤或压力传感器。
所述的数据采集系统是计算机或单片机。
所述的压力检测装置与数据采集装置之间用RS232接口线、RS232转USB线或RS232转PCI-E卡连接。
所述的待测试物包括石墨烯组装体、石墨烯纳米带组装体、炭泡沫或泡沫、各种炭气凝胶、硅凝胶等材料以及各种柔性材料和传感器件。
本发明的有益效果：一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其允许用户根据实验需要定制不同测量范围、测量速度、测量灵敏度的仪器，更重要的是可以迅速组装，成本低廉，并且该方法所需测试样品量少，有助于及时反馈、指导改进合成与制备过程，以缩短研究周期。
附图说明
图1为本发明装置的结构图。
图2为采用本发明装置测量绘制的三聚氰胺泡沫压缩不同比例的应变-应力曲线。
图3为采用本发明装置测量绘制的聚氨酯泡沫压缩不同比例的应变-应力曲线。
图4为本发明装置的示意图。
图中：1机械传动装置；2压力检测装置；3数据采集系统。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术做详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通实验员或研究生在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图4所示，本发明的应变-应力曲线测试装置包括机械传动装置1、压力检测装置2及数据采集系统3，其中：
根据实验要求及设计，设置浸渍镀膜提拉仪控制压缩材料进行机械移动，控制压缩材料的量程、速度及循环圈数；
由高精度电子秤检测测试过程的压力信息；
计算机每隔一定时间，将获得的位移及压力信息进行处理，并绘制图像，输出结果。
三聚氰胺泡沫切割为2.5cm×3cm圆柱，压缩速度为0.5mm/s，每隔0.5s取一次数据，压缩不同比例的应变-应力曲线如图2所示。由于取样点多，数据丰富并且准确，曲线光滑。由相应的应力-应变曲线可知，三聚氰胺泡沫的弹性较好，压缩到80％时，压强可达15kPa以上，并且压缩与回弹曲线差距较小，表明三聚氰胺泡沫回弹性较好。但同时曲线表明随着不断压缩，在相同的压缩程度下，压强逐渐降低，表明随着压缩，三聚氰胺泡沫内部逐渐坍塌。
聚氨酯泡沫切割为2.5cm×2.5cm圆柱，压缩速度为0.1mm/s，每隔1s取一次数据，压缩不同比例的应变-应力曲线如图3所示。由于取样点多，数据丰富并且准确，曲线光滑。由相应的应力-应变曲线可知，聚氨酯泡沫的弹性较差，压缩到80％时，压强为10kPa左右，并且压缩与回弹曲线差距较大，表明聚氨酯泡沫回弹性较差。但同时曲线表明随着不断压缩，在相同的压缩程度下，压强逐渐降低，表明随着压缩，聚氨酯泡沫内部逐渐坍塌。
Claims (10)
1.一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，该自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置包括机械传动装置(1)、压力检测装置(2)及数据采集系统(3)；待测试物置于压力检测装置(2)上，机械传动装置(1)的活动端与待测试物接触，机械传动装置(1)用于控制待测试物的压缩程度和压缩待测试物的速度；机械传动装置(1)和压力检测装置(2)配合，压力检测装置(2)用于检测测试过程的压力信息，机械传动装置(1)和压力检测装置(2)均与数据采集系统(3)相连，实现数据的同步采集和传输，数据采集系统(3)每隔一定时间，将获得的待测试物的压缩位移及压力信息进行处理，并绘制图像，输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的机械传动装置(1)是浸渍镀膜提拉仪、液体注射泵或轴丝杆电机。
3.根据权利要求1或2所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的压力检测装置(2)是电子秤或压力传感器。
4.根据权利要求1或2所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的数据采集系统(3)是计算机或单片机。
5.根据权利要求3所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的数据采集系统(3)是计算机或单片机。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的压力检测装置(2)与数据采集装置(3)之间用RS232接口线、RS232转USB线或RS232转PCI-E卡连接。
7.根据权利要求3所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的压力检测装置(2)与数据采集装置(3)之间用RS232接口线、RS232转USB线或RS232转PCI-E卡连接。
8.根据权利要求4所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的压力检测装置(2)与数据采集装置(3)之间用RS232接口线、RS232转USB线或RS232转PCI-E卡连接。
9.根据权利要求1、2、5、7或8所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的待测试物包括石墨烯组装体、石墨烯纳米带组装体、炭泡沫、泡沫、炭气凝胶、硅凝胶、柔性材料和传感器件。
10.根据权利要求6所述的一种自动化的可定制的高灵敏度应变-应力曲线测试装置，其特征在于，所述的待测试物包括石墨烯组装体、石墨烯纳米带组装体、炭泡沫、泡沫、炭气凝胶、硅凝胶、柔性材料和传感器件。
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