CN108844819A - 一种软物质表面破坏强度测试装置及其测试方法 - Google Patents

一种软物质表面破坏强度测试装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种软物质表面破坏强度测试装置及其测试方法，该测试装置包括准静态加载装置、安装于其上的检测装置，所述检测装置包括刺头及与刺头连接的力、位移传感器，所述刺头通过设置于准静态加载装置上的夹头固定，其包括固定端和工作端，其工作端在测试时以恒定速度压入直至刺破被测软物质表面，所述软物质为处于固体和理想流体之间的物质，其置于所述检测装置下方的样品台上。本发明具有构造简单、操作便捷、上手难度低、制作成本低、应用范围广、可测试物体尺寸范围大等优点，同时有效地减小了软物质表面破坏强度测试中应力集中对实验结果的影响，提高了测试精度。

Description

一种软物质表面破坏强度测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及软物质测试领域，特别涉及一种软物质表面破坏强度测试装置及其测试方法。
背景技术
软物质的研究一直以来都是一项比较热门的领域。对该领域的深入研究，对生物、医学、化学、生命科学以及环境等领域都具有重要的意义。随着科技的进步，实验与测试手段也日新月异，这大大加速了软物质的研究进程。
在软物质的研究或应用过程中，往往无可避免地要对其力学特性，特别是其表面强度，进行测试和分析。然而软物质同时具有固体和流体的特性，传统的测试方法已经无法满足软物质表面强度的测试。
公开号为CN104535415A的发明专利公开了一种软物质与实验力学技术领域内的生物软组织力学性能测试夹持装置，其包括真空控制回路、空气缓冲器和试验夹具等，基于真空吸附的试验夹具利用外界大气压和上、下夹头L型内腔负压间的压差作用，将生物软组织样品吸附在夹头上，往复运动试验机通过夹具向软组织样品施加静、动态载荷，进行力学性能测试。该发明将生物软组织样品吸附夹头上，可提高动物软组织样品力学性能参数测试的准确性。但同时，由于上述装置通过动态拉伸测试生物软组织的力学性能，使得其可测试范围狭窄，测试对象不具有普适性，软组织样品安装过程步骤繁多且操作要求高，不便于快速测试，该发明为一种生物软组织夹持、力学性能测试装置，而非软物质表面强度测试装置。
目前，还没有一种简单便捷且精确度高的装置和方法来测试软物质表面强度。因此，一种简单便捷且精度较高的测试装置和测试方法对于软物质的研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单便捷且精度较高的软物质表面破坏强度测试装置和测试方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种软物质表面破坏强度测试装置，包括准静态加载装置、安装于其上的检测装置，所述检测装置包括刺头及与刺头连接的力、位移传感器，所述刺头通过设置于准静态加载装置上的夹头固定，其包括固定端和工作端，其工作端在测试时以恒定速度压入直至刺破被测软物质表面，所述软物质为处于固体和理想流体之间的物质，其置于所述检测装置下方的样品台上。
作为上述技术方案的改进，所述准静态加载装置包括基座及电动平移台，所述准静态加载装置连接有控制装置，用于设置并保持恒定准静态加载速度，所述控制装置为平移台控制器，其设置有从微米级到厘米级不等的加载精度。
作为上述技术方案的改进，所述夹头固定于所述电动平移台上，其设置有用于调节其钳口间距的旋紧装置，以便夹持刺头。
作为上述技术方案的改进，所述刺头为柱体，其上端固定端为方形，便于被夹头固定，下端工作端为半球形。
作为上述技术方案的改进，所述软物质包括人工制造的软物质以及天然形成的软物质。
作为上述技术方案的改进，所述检测装置检测并记录刺头工作端位移及其所受被测软物质表面反作用力信息，并将该信息输出至外接设备。
作为上述技术方案的改进，所述检测装置以刺头工作端刚刚接触到被测软物质表面且其工作端所受被测软物质表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
一种软物质表面破坏强度测试方法，所述方法应用于上述任一技术方案所述的软物质表面破坏强度测试装置，其包括以下步骤：
步骤1，将被测软物质置于样品台上；
步骤2，通过夹头将刺头固定于准静态加载装置上、调节刺头高度，通过控制装置设置并保持准静态加载装置的加载速度，使其对被测软物质施加准静态载荷；
步骤3，刺头工作端以恒定速度压入直至刺破被测软物质表面；
步骤4，检测装置检测并记录测试过程中的力、位移信息；
步骤5，根据检测装置输出的力、位移信息，计算出被测软物质表面破坏强度。
作为上述技术方案的改进，步骤2中，所述控制装置根据测试需求设置有从微米级到厘米级不等的加载精度。
作为上述技术方案的改进，步骤4中，检测装置以刺头工作端刚刚接触到被测软物质表面且其工作端所受被测软物质表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
本发明带来的有益效果有：
本发明具有构造简单、操作便捷、上手难度低、制作成本低、应用范围广、可测试物体尺寸范围大等优点，同时有效地减小了软物质表面破坏强度测试中应力集中对实验结果的影响，提高了测试精度。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，
附图1是本发明软物质表面破坏强度测试装置的整体结构示意图；
附图2是夹头结构示意图；
附图3是刺头结构示意图；
其中：1-准静态加载装置、2-夹头、3-刺头、4-被测软物质、5-样品台、6-电动平移台、7-平移台控制器。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例来详细描述本发明。然而可以根据被测物体的实际情况，以许多不同的形式来实施本发明。详细地描述本发明的实施例是为了解释本发明的原理和实际应用，从而使本领域的其他研究人员能够理解本发明的实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大原件的形状和尺寸。
实施例1
参照附图1，一种软物质表面破坏强度测试装置，包括准静态加载装置1、安装于其上的检测装置，检测装置包括刺头3及与刺头3连接的力、位移传感器，刺头3通过设置于准静态加载装置1上的夹头2固定，软物质为处于固体和理想流体之间的物质，其置于检测装置下方的样品台上，样品台5通过螺钉固定在实验台。
上述的准静态加载装置1包括基座及电动平移台6，电动平移台6为已知的高精度电机驱动结构，如齿轮传动结构等，此处的平移，具体指在基座上竖向的准静态、平稳移动。准静态加载装置1连接有控制装置，用于设置并保持恒定准静态加载速度，控制装置为平移台控制器7，其设置有从微米级到厘米级不等的加载精度，便于适应各种不同的软物质。
参照附图2～3，夹头2固定在电动平移台1上，并设置有用于调节钳口间距的旋紧装置，以便夹持刺头3。刺头3为柱体，包括上端固定端和下端工作端，其固定端为方形，便于被夹头2固定；工作端为半球形，工作端在测试时以恒定速度压入直至刺破被测软物质4表面。力、位移传感器与刺头3连接，其主体安装在电动平移台6上，传感探头安装在工作端。
检测装置检测并记录刺头3工作端位移及其所受被测软物质4表面反作用力信息，并将该信息输出至外接设备，如电脑，进行数据处理。
具体的，检测装置以刺头3工作端刚刚接触到被测软物质4表面且其工作端所受被测软物质4表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
需说明，软物质至少包括人工制造的软物质以及天然形成的软物质。
如：以颗粒为表/界面的液体(或油)弹珠、颗粒筏等，陆生或水生软体动物及其分泌的具有软物质特性的分泌物，如蜗牛、海参、贻贝粘附蛋白等，原核生物及其形成的菌落，陆生或水生植物部分或全部具有软物质特性的器官及其分泌的具有软物质特性的分泌物，天然或人工合成的大分子蛋白质、功能膜材料、复合材料、凝胶类物质等。
实施例2
一种软物质表面破坏强度测试方法，该方法应用于实施例1的软物质表面破坏强度测试装置，其包括以下步骤：
步骤1，将样品台5固定于实验台上，并将被测软物质4置于其上；
步骤2，通过夹头2将刺头3固定于准静态加载装置1上、调节刺头3高度，通过控制装置设置并保持准静态加载装置1的加载速度，使其对被测软物质4施加准静态载荷；
步骤3，刺头3工作端以恒定速度压入直至刺破被测软物质4表面；
步骤4，检测装置检测并记录测试过程中的力、位移信息；
步骤5，根据检测装置输出的力、位移信息，计算出被测软物质4表面破坏强度，软物质表面破坏强度＝刺穿力/刺头3工作端表面积(已知)。
进一步地，步骤2中，控制装置根据测试需求设置有从微米级到厘米级不等的加载精度。
进一步地，步骤4中，检测装置以刺头3工作端刚刚接触到被测软物质4表面且其工作端所受被测软物质4表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
对于本领域技术人员而言，本发明不限于上述示范性实施例的细节，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
同时应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：包括准静态加载装置、安装于其上的检测装置，所述检测装置包括刺头及与刺头连接的力、位移传感器，所述刺头通过设置于准静态加载装置上的夹头固定，其包括固定端和工作端，其工作端在测试时以恒定速度压入直至刺破被测软物质表面，所述软物质为处于固体和理想流体之间的物质，其置于所述检测装置下方的样品台上。
2.根据权利要求1所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述准静态加载装置包括基座及电动平移台，所述准静态加载装置连接有控制装置，用于设置并保持恒定准静态加载速度，所述控制装置为平移台控制器，其设置有从微米级到厘米级不等的加载精度。
3.根据权利要求2所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述夹头固定于所述电动平移台上，其设置有用于调节其钳口间距的旋紧装置，以便夹持刺头。
4.根据权利要求1或3所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述刺头为柱体，其上端固定端为方形，便于被夹头固定，下端工作端为半球形。
5.根据权利要求1所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述软物质包括人工制造的软物质以及天然形成的软物质。
6.根据权利要求1或5所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述检测装置检测并记录刺头工作端位移及其所受被测软物质表面反作用力信息，并将该信息输出至外接设备。
7.根据权利要求6所述的一种软物质表面破坏强度测试装置，其特征在于：所述检测装置以刺头工作端刚刚接触到被测软物质表面且其工作端所受被测软物质表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
8.一种软物质表面破坏强度测试方法，其特征在于：所述方法应用于权利要求1～7任一项所述的软物质表面破坏强度测试装置，其包括以下步骤：
步骤1，将被测软物质置于样品台上；
步骤2，通过夹头将刺头固定于准静态加载装置上、调节刺头高度，通过控制装置设置并保持准静态加载装置的加载速度，使其对被测软物质施加准静态载荷；
步骤3，刺头工作端以恒定速度压入直至刺破被测软物质表面；
步骤4，检测装置检测并记录测试过程中的力、位移信息；
步骤5，根据检测装置输出的力、位移信息，计算出被测软物质表面破坏强度。
9.根据权利要求8所述的一种软物质表面破坏强度测试方法，其特征在于：步骤2中，所述控制装置根据测试需求设置有从微米级到厘米级不等的加载精度。
10.根据权利要求8所述的一种软物质表面破坏强度测试方法，其特征在于：步骤4中，检测装置以刺头工作端刚刚接触到被测软物质表面且其工作端所受被测软物质表面反作用力为零时作为起点，开始记录力、位移信息。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520818A (zh) * 2018-12-18 2019-03-26 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种高聚物粘接炸药试验方法和试验工装
CN111624105A (zh) * 2020-06-11 2020-09-04 上海安翰医疗技术有限公司 一种软物质力学性能测量装置及方法
CN111981025A (zh) * 2020-08-07 2020-11-24 中国石油大学(华东) 磁控吸盘装置及其使用方法
CN115824811A (zh) * 2023-01-09 2023-03-21 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 基于巴西劈裂的脆性材料拉伸动态全曲线测试装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2630833Y (zh) * 2003-06-10 2004-08-04 福建农林大学 一种凝胶强度测定仪
CN101639424A (zh) * 2009-08-27 2010-02-03 烟台海岸带可持续发展研究所 一种生物制品物性检测装置
CN202122629U (zh) * 2011-05-18 2012-01-25 刘致国 一种多功能脊椎按摩针灸牵引床
CN205483873U (zh) * 2016-01-25 2016-08-17 中国科学院声学研究所东海研究站 生物组织弹性测量仪
CN105910981A (zh) * 2016-05-06 2016-08-31 哈尔滨工程大学 多功能生物离体软组织参数测量平台

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2630833Y (zh) * 2003-06-10 2004-08-04 福建农林大学 一种凝胶强度测定仪
CN101639424A (zh) * 2009-08-27 2010-02-03 烟台海岸带可持续发展研究所 一种生物制品物性检测装置
CN202122629U (zh) * 2011-05-18 2012-01-25 刘致国 一种多功能脊椎按摩针灸牵引床
CN205483873U (zh) * 2016-01-25 2016-08-17 中国科学院声学研究所东海研究站 生物组织弹性测量仪
CN105910981A (zh) * 2016-05-06 2016-08-31 哈尔滨工程大学 多功能生物离体软组织参数测量平台

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘明: "面向穿刺活检的典型生物组织力学特性研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *
李苑菁: "《轮胎制品工艺》", 30 June 1993, 化学工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109520818A (zh) * 2018-12-18 2019-03-26 中国工程物理研究院化工材料研究所 一种高聚物粘接炸药试验方法和试验工装
CN111624105A (zh) * 2020-06-11 2020-09-04 上海安翰医疗技术有限公司 一种软物质力学性能测量装置及方法
CN111981025A (zh) * 2020-08-07 2020-11-24 中国石油大学(华东) 磁控吸盘装置及其使用方法
CN115824811A (zh) * 2023-01-09 2023-03-21 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 基于巴西劈裂的脆性材料拉伸动态全曲线测试装置及方法

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