CN108956324A - 一种多试样快速弯折疲劳实验装置 - Google Patents

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郑义
康志新
张洋
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South China University of Technology SCUT
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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
    • G01N3/20—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady bending forces

Abstract

本发明公开了一种多试样快速弯折疲劳实验装置；包括安装在底座上的曲柄摇杆机构和死点位置储能组件；曲柄摇杆机构包括：曲柄、连杆、摇杆、第一支点、第二支点；曲柄的一端与第一支点转动铰接，曲柄的另一端通过转轴铰接连杆的一端，连杆的另一端通过转轴铰接摇杆的中部，摇杆的下端与第二支点转动铰接；死点位置机械储能组件设置在第二支点两侧，当摇杆转动至可转动行程的末端区域时，死点位置机械储能组件的势能转化为摇杆的动能；曲柄与第一支点铰接处的转轴与电动机的转轴连接，电动机驱动曲柄绕该转轴转动。本发明大大降低了实验成本及能耗，且可以实现对实验过程中的电阻变化情况进行反映，体积较小、适用广，适合实验室应用。

Description

一种多试样快速弯折疲劳实验装置
技术领域
本发明涉及柔性材料研究领域，尤其涉及一种多试样快速弯折疲劳实验装置。
背景技术
柔性材料的研究是材料科学领域非常重要的一部分，而弯折疲劳耐性是柔性材料最重要的性能之一。市面上有专业的弯折疲劳试验机销售，虽然这些设备的运行精度较高，但其过大的体积、较大的能耗、较复杂的使用和维护程序使其难以进入实验室。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单，使用方便的多试样快速弯折疲劳实验装置。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多试样快速弯折疲劳实验装置，包括安装在底座上的曲柄摇杆机构和死点位置储能组件；
所述曲柄摇杆机构包括：曲柄1、连杆2、摇杆3、第一支点4、第二支点5；所述曲柄1的一端与第一支点4转动铰接，曲柄1的另一端通过转轴铰接连杆2的一端，连杆2的另一端通过转轴铰接摇杆3的中部，摇杆3的下端与第二支点5转动铰接；
所述死点位置机械储能组件设置在第二支点5两侧，当摇杆3转动至可转动行程的末端区域时，死点位置机械储能组件的势能转化为摇杆3的动能；
所述曲柄1与第一支点4铰接处的转轴与电动机的转轴连接，电动机驱动曲柄1绕该转轴转动。
所述死点位置机械储能组件包括分别设置在第二支点5对应两侧的第一弹簧6和第二弹簧7；
当摇杆3转动至死点位置区域时，该死点位置区域是指摇杆3可转动的行程，也即是指摇杆3转动至与第一弹簧6或者第二弹簧7初始接触时，摇杆3的机械能转化为弹簧的势能，当摇杆3继续转动越过初始接触、并到达死点位置区域的最大行程的末端后，弹簧的势能转化为曲柄摇杆机构的动能，通过死点位置。
所述第一弹簧6和第二弹簧7距离第二支点5的距离相等；
第一弹簧6、第二弹簧7和第二支点5的中心点，均在一条直线上。
所述连杆2的另一端与摇杆3的中部铰接位置，该中部铰接位置至摇杆3的下端长度等于曲柄1的长度。
所述摇杆3上安装有一装夹组件，其包括一个金属夹片以及有刻度和编号的ABS塑料夹片。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明利用简单的曲柄摇杆机构和死点储能组件，实现了实验所需的较小的弯折曲率半径，同时较低的机械振动使得装置运行过程中较低的噪音和较高的稳定性。
本发明利用电桥法测量并记录试样在弯折过程中的电阻变化，提高实现效率与数据可靠性。
相比现有技术，本发明大大降低了实验成本，降低了能耗，降低了噪音，提高了实验效率，且可以实现对实验过程中的电阻变化情况进行反映，且体积较小、适用范围广，适合在实验室中应用。
附图说明
图1为本发明多试样快速弯折疲劳实验装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1所示。本发明公开了一种多试样快速弯折疲劳实验装置，包括安装在底座上的曲柄摇杆机构和死点位置储能组件；
所述曲柄摇杆机构包括：曲柄1、连杆2、摇杆3、第一支点4、第二支点5；所述曲柄1的一端与第一支点4转动铰接，曲柄1的另一端通过转轴铰接连杆2的一端，连杆2的另一端通过转轴铰接摇杆3的中部，摇杆3的下端与第二支点5转动铰接；
所述死点位置机械储能组件设置在第二支点5两侧，当摇杆3转动至可转动行程的末端区域时，死点位置机械储能组件的势能转化为摇杆3的动能；
所述曲柄1与第一支点4铰接处的转轴与电动机(图中未示出)的转轴连接，电动机驱动曲柄1绕该转轴转动。
所述死点位置机械储能组件包括分别设置在第二支点5对应两侧的第一弹簧6和第二弹簧7；
当摇杆3转动至死点位置区域时，该死点位置区域是指摇杆3可转动的行程，也即是指摇杆3转动至与第一弹簧6或者第二弹簧7初始接触时，摇杆3的机械能转化为弹簧的势能，当摇杆3继续转动越过初始接触、并到达死点位置区域的最大行程的末端后，弹簧的势能转化为曲柄摇杆机构的动能，通过死点位置。
所述第一弹簧6和第二弹簧7距离第二支点5的距离相等；
第一弹簧6、第二弹簧7和第二支点5的中心点，均在一条直线上。
所述连杆2的另一端与摇杆3的中部铰接位置，该中部铰接位置至摇杆3的下端长度等于曲柄1的长度。
所述摇杆3上安装有一装夹组件，其包括一个金属夹片以及有刻度和编号的ABS塑料夹片。
实际应用时，试样弯折曲率调节机构安装在曲柄摇杆机构上，电阻测试及记录装置于试样装夹组件的金属片相连接并安装于底座上。
采用一定尺寸的曲柄摇杆机构和装夹组件，使得试样可以以确定的曲率连续进行内外弯折。
装夹组件可分解为安装于摇杆部分的，以及安装于底座部分的，两部分装夹组件的装夹平面在同一平面上且装夹边界至摇杆的摆动圆心的距离相等。
如上所述，安装于摇杆部分的装夹组件，含有一个金属夹片以及有刻度和编号的ABS塑料夹片。
安装于底座部分的装夹组件，含有两条长度相等的横杆(图中未示出)，其中一条横杆是固定的，另一条横杆是可以开启的。
死点位置机械储能组件是将一定模数、行程的弹簧及其固定装置安装在底座上，使得曲柄摇杆机构即将运动到死点位置时，曲柄摇杆机构的机械能转化为弹簧的势能，到达死点位置后，弹簧的势能转化为曲柄摇杆机构的动能，通过死点。
试样弯折速率调节组件，通过调节与电动机串联的电阻阻值，从而调节电动机两端电压和通过电动机的电流，从而调节电动机功率，从而调节试样弯折速率。
电阻测试与记录装置，利用电桥法测量电阻的变化并将信号输入电脑，在电脑中利用MATLAB软件将信号转化为图标并储存。
试样尺寸为15×40mm2的柔性基体镀银试样按照划线位置装夹。开启开关，通过电机将弯折速率调至200次/分钟，计时500分钟后关闭电机电源开关，取下试样。将取下的试样两端裁去，留下中间15×15mm2的方形部分，装袋备用。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种多试样快速弯折疲劳实验装置，其特征在于：包括安装在底座上的曲柄摇杆机构和死点位置储能组件；
所述曲柄摇杆机构包括：曲柄(1)、连杆(2)、摇杆(3)、第一支点(4)、第二支点(5)；所述曲柄(1)的一端与第一支点(4)转动铰接，曲柄(1)的另一端通过转轴铰接连杆(2)的一端，连杆(2)的另一端通过转轴铰接摇杆(3)的中部，摇杆(3)的下端与第二支点(5)转动铰接；
所述死点位置机械储能组件设置在第二支点(5)两侧，当摇杆(3)转动至可转动行程的末端区域时，死点位置机械储能组件的势能转化为摇杆(3)的动能；
所述曲柄(1)与第一支点(4)铰接处的转轴与电动机的转轴连接，电动机驱动曲柄(1)绕该转轴转动。
2.根据权利要求1所述多试样快速弯折疲劳实验装置，其特征在于：所述死点位置机械储能组件包括分别设置在第二支点(5)对应两侧的第一弹簧(6)和第二弹簧(7)；
当摇杆(3)转动至死点位置区域时，该死点位置区域是指摇杆(3)可转动的行程，也即是指摇杆(3)转动至与第一弹簧(6)或者第二弹簧(7)初始接触时，摇杆(3)的机械能转化为弹簧的势能，当摇杆(3)继续转动越过初始接触、并到达死点位置区域的最大行程的末端后，弹簧的势能转化为曲柄摇杆机构的动能，通过死点位置。
3.根据权利要求2所述多试样快速弯折疲劳实验装置，其特征在于：所述第一弹簧(6)和第二弹簧(7)距离第二支点(5)的距离相等；
第一弹簧(6)、第二弹簧(7)和第二支点(5)的中心点，均在一条直线上。
4.根据权利要求3所述多试样快速弯折疲劳实验装置，其特征在于：所述连杆(2)的另一端与摇杆(3)的中部铰接位置，该中部铰接位置至摇杆(3)的下端长度等于曲柄(1)的长度。
5.根据权利要求4所述多试样快速弯折疲劳实验装置，其特征在于：所述所述摇杆(3)上安装有一装夹组件，其包括一个金属夹片以及有刻度和编号的ABS塑料夹片。
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