CN108801517A - 一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种光弹性贴片材料条纹值的高效精确标定装置，包括：支架、光弹性贴片、等横截面悬臂梁、压块、紧固螺钉、深度千分尺、加载螺栓和反射式光弹仪等；紧固螺钉通过压块将等横截面悬臂梁固定在支架上；等横截面悬臂梁经精密数控加工，以其左端面为基准，在顶面标记刻度；光弹性贴片一端紧靠压块粘贴在等横截面悬臂梁顶面上；支架右端加工螺纹孔，加载螺栓通过螺纹孔对等横截面悬臂梁进行加载；在横梁下端布置定制的深度千分尺，对等横截面悬臂梁的挠度进行测量；通过深度千分尺的读数和条纹出现的位置，快速精确标定光弹性贴片的条纹值；本发明具有结构简单、便于加载、标定精度高、效率高和贴片定位方便等，适用于光弹性贴片材料条纹值的高效高精度标定。
Description
技术领域
本发明涉及光弹性测量领域，特别是涉及一种光弹性贴片材料条纹值快速精确标定装置。
背景技术
光弹性实验中，材料条纹值是联系光学现象和材料应力的唯一参数，因而在每次实验前测试材料条纹值是非常必要的一个步骤，其物理意义为单位厚度光敏材料产生一级等差线所对应的主应力(应变)差值。
针对薄板型光弹性贴片容易弯曲的特点，不适合用标准圆盘试件法进行标定，同时标准圆盘试件法读取圆盘中心点的条纹级次时，圆盘中心点的条纹值比理论值小4％，因而采用标准圆盘试件法的标定方式容易影响标定精度。
现有的光弹性贴片材料条纹值标定装置，砝码对悬臂梁施加载荷的方式为非连续的；同时用砝码施加载荷时需要对砝码的配重进行不断尝试，过程较为繁琐；且砝码挂钩的自重会对等横截面悬臂梁的水平度造成一定影响，从而造成标定前光弹性贴片内部存在残余应力，对标定结果造成影响；所以公开一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种结构简单，标定精度高，效率高，便于装配的光弹性贴片材料条纹值精确标定装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，其特征在于，包括：光弹性贴片(1)、等横截面悬臂梁(2)、加载螺栓(3)、紧固螺钉(4)、深度千分尺(5)、压块(6)、支架(7)、反射式光弹仪(8)；紧固螺钉(4)通过压块(6)与支架(7)左端的螺纹孔配合，将等横截面悬臂梁(2)固定在支架(7)上；光弹性贴片(1)一端紧靠压块(6)粘贴在等横截面悬臂梁(2)顶面上；支架(7)右端加工有螺纹通孔，加载螺栓(3)与支架(7)上螺纹通孔配合，通过旋转加载螺栓(3)对等横截面悬臂梁(2)施加连续不间断的载荷；用加载螺栓(3)对等横截面悬臂梁(2)施加连续不间断载荷时，光弹性贴片(1)表面将会出现平行的条纹，通过反射式光弹仪(8)采集条纹图像，通过等横截面悬臂梁(2)顶面的刻度记录条纹出现的位置；深度千分尺(5)的安装在支架(7)上，深度千分尺(5)测量杆测头经改造为圆锥形，避免等横截面横梁弯曲时的不精确接触，从而可以准确记录光弹性贴片(1)出现条纹时所对应的读数值，通过相应的公式快速、直接计算光弹性贴片(1)的材料条纹值。
本发明专利涉及光弹性贴片材料条纹值的高效精确标定技术，主要用于薄板形光弹性贴片的材料条纹值精确标定。
本发明专利采用对等截面梁连续不间断的加载方式，在不需要制作标准光弹性圆盘的情况下可标定光弹性贴片的材料条纹值，具有结构简单紧凑，标定精度高、效率高和便于装配的特点。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
本发明采用一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，采用旋转加载螺栓的方式实现对等横截面悬臂梁施加连续不间断的大载荷加载，可以消除已有加重砝码施加载荷不连续以及解决施加载荷时需要通过不断更换砝码进行尝试性实验的问题；可以消除未施加载荷前砝码悬挂杆自重对等横截面悬臂梁水平度的影响，且可以消除加载前等横截面悬臂梁水平度对光弹性贴片内部残余应力的影响。测量条纹出现位置的刻度尺直接刻画在等横截面横梁上，便于测量以保证精度。通过对测量装置的力学分析计算，确定测量的标定系数，通过该标定系数、千分尺读数和条纹出现长度位置读数，快速计算出光弹性贴片材料的条纹值。本装置可以最终实现薄板形光弹性贴片材料条纹值快速、准确、高效地标定。本发明具有结构简单、精度高、效率高和便于贴片等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图俯视图。
图3是本发明的受力分析图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如附图1所示：一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，包括：光弹性贴片(1)、等横截面悬臂梁(2)、加载螺栓(3)、紧固螺钉(4)、深度千分尺(5)、压块(6)、支架(7)、反射式光弹仪(8)等。
紧固螺钉通过压块与支架左端设置的螺纹孔配合，将等横截面悬臂梁固定在支架上。光弹性贴片一端紧靠压块，粘贴在等横截面悬臂梁顶面上。支架右端加工有一个螺纹通孔，加载螺栓与支架上螺纹通孔配合，通过旋转加载螺栓对等横截面悬臂梁施加连续不间断的载荷。用加载螺栓对等横截面悬臂梁施加载荷时，光弹性贴片表面出现平行的条纹，采用反射式光弹仪采集条纹图像，通过等横截面悬臂梁顶面的刻度记录条纹所出现的准确位置。深度千分尺测量杆杆头经改造为圆锥形，测头装有弹簧，具有自动伸缩性，可以精确记录光弹性贴片出现条纹时所对应的读数值，通过推导的公式，快速、直接计算光弹性贴片的材料条纹值。
如附图3所示，当距离等横截面悬臂梁有效长度的根端距离为x处出现第n级条纹时，等横截面悬臂梁顶端的最大挠度值Ymax由深度千分尺进行测量，光弹性贴片长度为L0,光弹性贴片厚度为dc,等横截面悬臂梁厚度为dm,等横截面悬臂梁宽为b,推导公式：计算光弹性贴片材料应变条纹值。
所述公式中，μm为等横截面悬臂梁的泊松比，Im为等横截面悬臂梁的截面惯性矩，L为等横截面悬臂梁的有效长度。
所述公式设当标定装置的结构尺寸确定后，K值为常数。公式可简化为根据该公式可快速、直接计算光弹性贴片的材料条纹值。
Claims (5)
1.一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，包括：光弹性贴片(1)、等横截面悬臂梁(2)、加载螺栓(3)、紧固螺钉(4)、深度千分尺(5)、压块(6)、支架(7)、反射式光弹仪(8)；紧固螺钉(4)通过压块(6)与支架(7)左端设置的螺纹孔配合将等横截面悬臂梁(2)固定在支架(7)上；光弹性贴片(1)一端紧靠压块(6)粘贴在等横截面悬臂梁(2)顶面上；支架(7)右端加工有螺纹通孔，加载螺栓(3)与支架(7)上螺纹通孔配合进行加载；定制的深度千分尺(5)安装在支架(7)上，测量等横截面悬臂梁(2)的挠度值。
2.根据权利要求1所述的一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，其特征在于：所述等横截面悬臂梁经改造后在顶面刻有刻度，刻度分辨率为0.01mm，可以精确测量光弹性贴片条纹出现的位置。
3.根据权利要求1所述的一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，其特征在于：所述加载螺栓与支架右端的螺纹通孔配合，通过扳手旋转加载螺栓，可对等横截面悬臂梁施加连续不间断的大载荷。
4.根据权利要求1所述的一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，其特征在于：所述深度千分尺测量杆杆头经改造为圆锥形，避免等横截面横梁弯曲时的不精确接触。布置在加载螺栓的正下方，测头弹性伸缩，从而可以准确记录光弹性贴片出现条纹时，所对应的深度千分尺的读数值，通过推导的公式可以快速、直接计算光弹性贴片的材料条纹值。
5.根据权利要求1所述的一种光弹性贴片材料条纹值高效精确标定装置，其特征在于：所述等横截面悬臂梁为厚度较大的悬臂梁，等横截面悬臂梁厚度dm远大于光弹性贴片厚度dc，且施加载荷较大，可以忽略光弹性贴片对等横截面悬臂梁的增强效应。
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