CN109187165B - 一种应变片定位标记装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应变片定位标记装置及方法,包括定位机构、划线机构、操作平台,定位机构为两套,分别设置在试样的两端;定位机构包括T型槽、定位平台、T型块、齿轮、齿条、限位架,T型槽设置在操作平台上,定位平台为工字型结构,齿条固定在定位平台两侧,且沿T型槽对称布置;T型块与齿轮固定连接,齿轮与齿条相互啮合,T型槽与T型块相互配合;定位平台通过铰链铰接到限位架。优点是:结构合理,组装方便,定位精确,利用该装置可实现应变片轮廓和十字线标记、纵向中心线和十字线标记;能够精确标记试样纵向中心线,确保应变片栅丝在粘贴区域对称分布且与拉伸方向平行。

Description

一种应变片定位标记装置及方法
技术领域
本发明属于材料动态测试技术领域,尤其涉及一种用于高速拉伸测试的应变片定位标记装置及方法。
背景技术
在现有技术中,高速拉伸曲线已越来越多地用于汽车碰撞模拟仿真分析。为提高高速拉伸曲线测试质量,进而提高模拟结果的可靠性,测试前需要预先在试样表面粘贴高性能应变片。现有试验结果表明,在夹持段和弧形段之间的纯弹性变形区粘贴双轴应变片来测量动态载荷,可以在较宽的应变率范围内有效地减少载荷振荡;在平行段跨越断口区域粘贴单轴应变片,可以获得准确的微区应变。利用这两种数据可以绘制出高质量的高速拉伸曲线。
在动态测试实践中,为获得准确且重现性高的高速拉伸曲线,首先需要选取阻值等技术指标一致性好的应变片,准确选定待粘贴区域即完成宏观定位,接下来需要做的就是在试样的待粘贴区域准确、一致、无损伤地刻划出一系列定位标记,即完成微观精确定位。随后在粘贴时,使应变片上的参考点,一般是位于应变片边缘的直线或三角形顶点,在胶水固化后与试样上相应标记点(包括纵向中心线、十字线标记中心点)重合。可见在试样上定位标记的准确性直接决定了动态测试结果的准确性。
这些精确定位标记包括确保应变片栅丝在粘贴区域对称分布且与拉伸方向平行的试样纵向中心线,确保应变片上参考点准确就位的十字线以及某些特殊形状例如圆形应变片的轮廓线。
现有技术中未发现能够完成上述应变片定位标记的装置及方法。在现有应变片安装方法中,授权公告号CN 205260517 U公开了一种应变片定位粘贴装置,只适用于应变片粘贴环节,虽较好地解决了手工粘贴应变片质量差、精度低的问题,未提及也无法用于粘贴前的定位标记。而采用传统游标卡尺或钢板尺加记号笔的划线方法,由于动态测试所用的应变片栅丝长度仅为几毫米,应变片上的参考点长度不足1毫米,游标卡尺或钢板尺与试样的相对位置无法精确控制,所以也就无法精确划线,无法保证不同试样标记位置完全一致,显然不适于要求高精度定位的动态测试。现有的自动或半自动划线装置,要么破坏试样表面,例如:中国专利申请号201510360049.2,公开了一种刻划方法及刻划装置,授权公告号CN205466141,公开了一种全自动标距划线仪,要么无法标记应变片轮廓线和十字线,例如:中国专利授权公告号CN 204976607U,一种FRP压缩试样应变片粘贴划线装置。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种应变片定位标记装置及方法,能够精确标记试样纵向中心线,确保应变片栅丝在粘贴区域对称分布且与拉伸方向平行;能够精确标记十字线以及某些特殊形状例如圆形应变片的轮廓线,确保应变片上参考点准确就位。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种应变片定位标记装置,包括定位机构、划线机构、操作平台,定位机构为两套,分别设置在试样的两端;
定位机构包括T型槽、定位平台、T型块、齿轮、齿条、限位架,T型槽设置在操作平台上,定位平台为工字型结构,齿条固定在定位平台两侧,且沿T型槽对称布置;T型块与齿轮固定连接,齿轮与齿条相互啮合,T型槽与T型块相互配合;定位平台通过铰链铰接到限位架;
划线机构包括数显游标卡尺、卡尺座、角度盘,卡尺座固定于操作平台上,卡尺座与数显游标卡尺连接,卡尺座上部设有角度盘,卡尺座上设有两个以上爪座,每个爪座固定于操作平台上;
数显游标卡尺包括主尺、前端部、副尺、主尺定位销、顶针、外部缠绕弹簧的划线笔、外部缠绕弹簧的卡尺锁紧钉,前端部设置在主尺前端,划线笔通过螺栓固定在前端部的底部,前端部与主尺通过主尺定位销固定,前端部连接有卡尺锁紧钉;
副尺与顶针固定连接,顶针与卡尺座通过滚动轴承连接,数显游标卡尺可绕顶针在水平面上旋转,顶针上部固定连接有指针,指针沿角度盘旋转,主尺与副尺之间通过副尺定位销固定。
所述的定位平台端部固定有磁块,限位架由磁性材料制作,当限位架转动至磁块的磁场范围内时,限位架被磁块吸住并弹起。
所述的齿轮上套接有O型圈。
一种应变片定位标记方法,包括应变片轮廓和十字线标记、纵向中心线和十字线标记;
所述的应变片轮廓和十字线标记包括以下步骤:
1)确认顶针保持未缩进状态,限位架处于未弹起状态;
2)将试样放在操作平台上,并使试样的纵向中心线与操作平台上的两条T型槽长度方向垂直;
3)将两套定位机构分别置于试样的两端,并使T型块进入T型槽中;
4)向试样纵向中心线方向依次移动两套定位机构的齿轮,直至每套定位机构的左右两个齿轮的轴均接触试样端面,然后将O型圈套入两个齿轮顶部,锁住齿轮并将试样夹紧;
5)将数显游标卡尺与卡尺座连接,顶针底部顶点位于试样十字线中心点,并将卡尺座的爪座固定于操作平台,锁紧主尺定位销,松开卡尺锁紧钉,主尺与前端部在卡尺锁紧钉外部缠绕弹簧的作用下自动靠紧;
6)测量圆形应变片外轮廓直径,观察显示屏,将数显游标卡尺展开至测量直径位置,锁紧副尺定位销,平移前端部前方,拉动主尺,使划线笔在试样上围绕顶针旋转,同时在试样上划出应变片的轮廓线;
7)将数显游标卡尺旋转至与试样纵向保持90度位置;
8)松开主尺定位销,沿垂直于数显游标卡尺方向拉动划线笔,画出圆上该点的外切标记线;
9)再次锁紧主尺定位销,沿平行于数显游标卡尺方向拉动划线笔,画出径向标记线,形成十字线;
10)分别将数显游标卡尺旋转至不同角度位置,分别重复步骤8)~9),依次划出十字线;
11)松开试样两端的定位机构,将一面划好标记的试样从定位平台上翻转,重复步骤2)~10),在试样的另一面标记应变片轮廓和十字线;
所述的纵向中心线和十字线标记包含如下步骤:
a)将试样放在操作平台上,并使试样的纵向中心线与操作平台上的两条T型槽长度方向接近垂直;
b)将两套定位机构分别置于试样的两端,并使T型块进入T型槽;
c)向试样纵向中心线方向依次移动两套定位机构的齿轮,直至每套定位机构的左右两个齿轮的轴均接触试样,然后将O型圈套入齿轮,锁住齿轮并将试样夹紧;
d)将数显游标卡尺装入卡尺座内,确保顶针置于应变片轮廓标记的中心点,并将卡尺座的爪座固定于操作平台上,锁紧主尺定位销,松开副尺定位销;
e)将数显游标卡尺沿指针旋转至180度,在试样纵向从试样静态夹持段26指向平行段28位置,锁紧定位销,拉升限位架,使限位架沿铰链旋转至被磁块吸住,此时限位架支撑住副尺末端,将顶针缩进副尺内;
f)向弧形段和平行段方向拉动副尺,使划线笔画出试样纵向中心线标记;
g)拉动副尺,使划线笔画出试样的纵向中心线;
h)然后拉动副尺,划线笔因划线笔外部缠绕的弹簧的作用而始终与试样接触,然后作垂直于试样纵向中心线的横向摆动,画出纵向中心线上的第一个十字线,然后调整数显游标卡尺刻度至第二个十字线处,用划线笔画出第二个十字线,依此类推,划出全部十字线;
i)松开试样两端的定位机构,将一面画好标记的试样在操作平台上翻转,重复步骤a)~h),在试样的另一面划出纵向中心线和十字线。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
应变片定位标记装置结构合理,组装方便,定位精确,利用该装置可实现应变片轮廓和十字线标记、纵向中心线和十字线标记;能够精确标记试样纵向中心线,确保应变片栅丝在粘贴区域对称分布且与拉伸方向平行;能够精确标记十字线以及特殊形状,例如圆形应变片的轮廓线,确保应变片上参考点准确就位。
附图说明
图1是应变片轮廓和十字线标记示意图。
图2是纵向中心线和十字线标记示意图。
图3是应变片上参考点与试样上定位标记的对应关系。
图中:1-试样 2-定位机构 3-划线机构 4-操作平台 5-T型槽 6-定位平台 7-T型块 8-齿轮 9-齿条 10-O型圈 11-限位架 12-数显游标卡尺 13-卡尺座 14-主尺15-前端部 16-副尺 17-划线笔 18-主尺定位销 19-卡尺锁紧钉 20-角度盘 21-顶针22-指针 23-副尺定位销 24-铰链 25-磁块 26-静态夹持段 27-弧形段 28-平行段29-动态夹持段。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行详细地描述,但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
见图1、图2,一种应变片定位标记装置,包括定位机构2、划线机构3、操作平台4,试样1包括静态夹持段26、弧形段27、平行段28、动态夹持段29;定位机构2为两套,分别设置在试样1的两端。
定位机构2包括T型槽5、定位平台6、T型块7、齿轮8、齿条9、限位架11,T型槽5设置在操作平台4上,定位平台6为工字型结构,齿条9固定在定位平台6两侧,且沿T型槽5对称布置;T型块7与齿轮8固定连接,齿轮8与齿条9相互啮合,T型槽5与T型块7相互配合;定位平台6通过铰链24铰接有限位架11;
划线机构3包括数显游标卡尺12、卡尺座13、角度盘20,卡尺座13固定于操作平台4上,卡尺座13与数显游标卡尺12连接,卡尺座13上部设有角度盘20,卡尺座13上设有两个以上爪座,每个爪座固定于操作平台4上;
数显游标卡尺12包括主尺14、前端部15、副尺16、主尺定位销18、顶针21、外部缠绕弹簧的划线笔17、外部缠绕弹簧的卡尺锁紧钉19,前端部15设置在主尺14前端,划线笔17通过螺栓固定在前端部15的底部,前端部15与主尺14通过主尺定位销18固定,前端部15连接有卡尺锁紧钉19;
副尺16与顶针21固定连接,顶针21与卡尺座13通过滚动轴承连接,数显游标卡尺12可绕顶针21在水平面上旋转,顶针21上部固定连接有指针22,指针22沿角度盘20旋转,主尺14与副尺16之间通过副尺定位销23固定。
定位平台6端部固定有磁块25,限位架11由磁性材料制作,当限位架11转动至磁块25的磁场范围内时,限位架11被磁块25吸住并弹起。齿轮8上套接有O型圈10。
见图1-图3,应变片定位标记方法,包括应变片轮廓和十字线标记、纵向中心线和十字线标记;
应变片轮廓和十字线标记包括以下步骤:
1)确认顶针21保持未缩进状态,限位架11处于未弹起状态;
2)将试样1放在操作平台4上,并使试样1的纵向中心线与操作平台4上的两条T型槽5长度方向垂直;
3)将两套定位机构2分别置于试样1的两端,并使T型块7进入T型槽5中;
4)向试样1纵向中心线方向依次移动两套定位机构2的齿轮8,直至每套定位机构2的左右两个齿轮8的轴均接触试样1端面,然后将O型圈10套入两个齿轮8顶部,锁住齿轮8并将试样1夹紧;
5)将数显游标卡尺12与卡尺座13连接,顶针21底部顶点位于试样1十字线中心点,并将卡尺座13的爪座固定于操作平台4,锁紧主尺定位销18,松开卡尺锁紧钉19,主尺14与前端部15在卡尺锁紧钉19外部缠绕的弹簧作用下自动靠紧;
6)测量圆形应变片外轮廓直径,观察显示屏,将数显游标卡尺12展开至测量直径位置,锁紧副尺定位销23,平移前端部15前方,拉动主尺14,使划线笔17在试样1上围绕顶针21旋转,同时在试样1上划出应变片的轮廓线;
7)将数显游标卡尺12旋转至与试样1纵向保持90度位置;
8)松开主尺定位销18,沿垂直于数显游标卡尺12方向拉动划线笔17,画出圆上该点的外切标记线;
9)再次锁紧主尺定位销18,沿平行于数显游标卡尺12方向拉动划线笔17,画出径向标记线,形成十字线;
10)分别将数显游标卡尺12旋转至不同角度位置,分别重复步骤8)~9),依次划出十字线;
11)松开试样1两端的定位机构2,将一面划好标记的试样1从定位平台6上翻转,重复步骤2)~10),在试样1的另一面标记应变片轮廓和十字线;
所述的纵向中心线和十字线标记包含如下步骤:
a)将试样1放在操作平台4上,并使试样1的纵向中心线与操作平台4上的两条T型槽5长度方向接近垂直;
b)将两套定位机构2分别置于试样1的两端,并使T型块7进入T型槽5;
c)向试样1纵向中心线方向依次移动两套定位机构2的齿轮8,直至每套定位机构2的左右两个齿轮8的轴均接触试样1,然后将O型圈10套入齿轮8,锁住齿轮8并将试样1夹紧;
d)将数显游标卡尺12装入卡尺座13内,确保顶针21置于应变片轮廓标记的中心点,并将卡尺座13的爪座固定于操作平台4上,锁紧主尺定位销18,松开副尺定位销23;
e)将数显游标卡尺12沿指针22旋转至180度,在试样1纵向从试样1静态夹持段26指向平行段28位置,锁紧定位销,拉升限位架11,使限位架11沿铰链24旋转至被磁块25吸住,此时限位架11支撑住副尺16末端,将顶针21缩进副尺16内;
f)向平行段28方向拉动副尺16,使划线笔17画出试样1纵向中心线标记;
g)拉动副尺16,使划线笔17画出试样1的纵向中心线;
h)然后拉动副尺16,划线笔17因外部缠绕的弹簧作用而始终与试样1接触,然后作垂直于试样1纵向中心线的横向摆动,画出纵向中心线上的第一个十字线,然后调整数显游标卡尺12刻度至第二个十字线处,用划线笔17画出第二个十字线,依此类推,划出全部十字线;
i)松开试样1两端的定位机构2,将一面画好标记的试样1在操作平台4上翻转,重复步骤a)~h),在试样1的另一面划出纵向中心线和十字线。

Claims (4)

1.一种应变片定位标记装置,其特征在于,包括定位机构、划线机构、操作平台,定位机构为两套,分别设置在试样的两端;
定位机构包括T型槽、定位平台、T型块、齿轮、齿条、限位架,T型槽设置在操作平台上,定位平台为工字型结构,齿条固定在定位平台两侧,且沿T型槽对称布置;T型块与齿轮固定连接,齿轮与齿条相互啮合,T型槽与T型块相互配合;定位平台通过铰链铰接到限位架;
划线机构包括数显游标卡尺、卡尺座、角度盘,卡尺座固定于操作平台上,卡尺座与数显游标卡尺连接,卡尺座上部设有角度盘,卡尺座上设有两个以上爪座,每个爪座固定于操作平台上;
数显游标卡尺包括主尺、前端部、副尺、主尺定位销、顶针、外部缠绕弹簧的划线笔、外部缠绕弹簧的卡尺锁紧钉,前端部设置在主尺前端,划线笔通过螺栓固定在前端部的底部,前端部与主尺通过主尺定位销固定,前端部连接有卡尺锁紧钉;
副尺与顶针固定连接,顶针与卡尺座通过滚动轴承连接,数显游标卡尺可绕顶针在水平面上旋转,顶针上部固定连接有指针,指针沿角度盘旋转,主尺与副尺之间通过副尺定位销固定。
2.根据权利要求1所述的一种应变片定位标记装置,其特征在于,所述的定位平台端部固定有磁块,限位架由磁性材料制作,当限位架转动至磁块的磁场范围内时,限位架被磁块吸住并弹起。
3.根据权利要求1所述的一种应变片定位标记装置,其特征在于,所述的齿轮上套接有O型圈。
4.一种根据权利要求2所述的装置实现的应变片定位标记方法,其特征在于,包括应变片轮廓和十字线标记、纵向中心线和十字线标记;
所述的应变片轮廓和十字线标记包括以下步骤:
1)确认顶针保持未缩进状态,限位架处于未弹起状态;
2)将试样放在操作平台上,并使试样的纵向中心线与操作平台上的两条T型槽长度方向垂直;
3)将两套定位机构分别置于试样的两端,并使T型块进入T型槽中;
4)向试样纵向中心线方向依次移动两套定位机构的齿轮,直至每套定位机构的左右两个齿轮的轴均接触试样端面,然后将O型圈套入两个齿轮顶部,锁住齿轮并将试样夹紧;
5)将数显游标卡尺与卡尺座连接,顶针底部顶点位于试样十字线中心点,并将卡尺座的爪座固定于操作平台,锁紧主尺定位销,松开卡尺锁紧钉,主尺与前端部在卡尺锁紧钉外部缠绕弹簧的作用下自动靠紧;
6)测量圆形应变片外轮廓直径,观察显示屏,将数显游标卡尺展开至测量直径位置,锁紧副尺定位销,平移前端部前方,拉动主尺,使划线笔在试样上围绕顶针旋转,同时在试样上划出应变片的轮廓线;
7)将数显游标卡尺旋转至与试样纵向保持90度位置;
8)松开主尺定位销,沿垂直于数显游标卡尺方向拉动划线笔,画出圆上该点的外切标记线;
9) 再次锁紧主尺定位销,沿平行于数显游标卡尺方向拉动划线笔,画出径向标记线,形成十字线;
10)分别将数显游标卡尺旋转至不同角度位置,分别重复步骤8)~9),依次划出十字线;
11)松开试样两端的定位机构,将一面划好标记的试样从定位平台上翻转,重复步骤2)~10),在试样的另一面标记应变片轮廓和十字线;
所述的纵向中心线和十字线标记包含如下步骤:
a)将试样放在操作平台上,并使试样的纵向中心线与操作平台上的两条T型槽长度方向接近垂直;
b)将两套定位机构分别置于试样的两端,并使T型块进入T型槽;
c)向试样纵向中心线方向依次移动两套定位机构的齿轮,直至每套定位机构的左右两个齿轮的轴均接触试样,然后将O型圈套入齿轮,锁住齿轮并将试样夹紧;
d)将数显游标卡尺装入卡尺座内,确保顶针置于应变片轮廓标记的中心点,并将卡尺座的爪座固定于操作平台上,锁紧主尺定位销,松开副尺定位销;
e)将数显游标卡尺沿指针旋转至180度,在试样纵向从试样静态夹持段指向平行段位置,锁紧定位销,拉升限位架,使限位架沿铰链旋转至被磁块吸住,此时限位架支撑住副尺末端;
f)向弧形段和平行段方向拉动副尺,使划线笔画出试样纵向中心线标记;
g)拉动副尺,使划线笔画出试样的纵向中心线;
h)然后拉动副尺,划线笔因划线笔外部缠绕弹簧的作用而始终与试样接触,然后作垂直于试样纵向中心线的横向摆动,画出纵向中心线上的第一个十字线,然后调整数显游标卡尺刻度至第二个十字线处,用划线笔画出第二个十字线,依此类推,划出全部十字线;
i) 松开试样两端的定位机构,将一面画好标记的试样在操作平台上翻转,重复步骤a)~h),在试样的另一面划出纵向中心线和十字线。
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