CN109443227A - 一种轴向拉伸变形测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轴向拉伸变形测量装置及测量方法，包括导轨板、传感器支座和靶支座；导轨板上设置有导向机构，传感器支座和靶支座均通过导向机构活动连接并在导轨板上自由移动；传感器支座和靶支座一一对应设置形成传感组件，传感组件包括设置于设置直线上的一传感器支座和一靶支座；传感器支座上设置有激光位移计，与传感器支座对应的靶支座用于接收激光位移计发出的激光，从而检测同一传感组件中传感器支座和靶支座之间的位置变化；导轨板、传感器支座和靶支座均与被测物体固定连接；本发明结构简单，操作过程简便，且检测结果避免存在的非对称误差因素，保证测试数据的正确性和可靠性，提高本发明的检测效果。

Description

一种轴向拉伸变形测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及力学检测技术领域，具体涉及一种轴向拉伸变形测量装置及测量方法。

背景技术

随着复合材料技术的不断进步，工程中经常用到织物薄膜、薄板等材料。材料力学性能需要通过试验手段来测量材料受力和变形。研究复合材料的力学性能往往需要测量材料两个正交方向的变形。现有技术中一般通过单轴拉伸试验测量材料加载方向及其垂直方向的变形计算材料经纬向弹性常数和泊松比，而双轴拉伸试验可更合理揭示复合材料的力学行为，织物薄膜等双轴拉伸试验中要求同时测量正交两个方向的变形，并基于复合材料平面应力理论，建立复合材料力学模型。

目前的双轴向拉伸试验中，试件核心变形或应变测量方法主要有：引伸计、应变计、无接触摄影测量等。采用引伸计测量时，两个引伸计由于物理尺寸干扰，须要错位，均对称偏移试件中心，此方法简单有效，但并未测量正中心，且无法避免存在的非对称误差因素；采用应变计，仍有须错位贴应变片的问题，且对织物薄膜或大单胞织物复合材料，应变计测量本身存在测试数据的正确性和可靠性问题；采用基于摄影照相等无接触测试技术，可以测应变场以及应变时程，但需要制斑、数据处理等，且设备复杂、价格昂贵，实时性较低。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种轴向拉伸变形测量装置，包括导轨板、传感器支座和靶支座；所述导轨板上设置有导向机构，所述传感器支座和所述靶支座均通过所述导向机构活动连接并可在所述导向机构的作用下于所述导轨板上自由移动；所述传感器支座和所述靶支座一一对应设置形成传感组件，所述传感组件包括设置于设置直线上的一所述传感器支座和一所述靶支座；所述传感器支座上设置有激光位移计，与所述传感器支座对应的所述靶支座用于接收所述激光位移计发出的激光，从而检测同一所述传感组件中所述传感器支座和所述靶支座之间的位置变化；所述导轨板、所述传感器支座和所述靶支座均与被测物体固定连接。

较佳的，所述传感器支座和所述靶支座的所述设置直线与施加于所述被测物体上的加载力方向共线。

较佳的，各所述传感组件内的所述激光位移计设置高度均不相同。

较佳的，所述导轨板中心与所述被测物体的中心处于同一竖直线上。

较佳的，所述导轨板设置为十字型，在所述导轨板的四臂上均设置有对称导槽，所述传感器支座和所述靶支座底部的凸台滑块嵌入所述导槽中；所述导轨板的中心处有用于与所述被测物体连接的安装孔。

较佳的，所述传感器支座包括底板和与所述底板固定连接的两耳板，所述传感器支座呈 U型；所述底板下部设置有插入所述导槽的所述凸台滑块，且所述底板设有台阶沉孔用于与所述被测物体连接。

较佳的，所述耳板之间的槽口内设置所述激光位移计，所述耳板上设置螺丝孔用于固定所述激光位移计。

较佳的，所述靶支座呈L型，所述靶支座上部设有靶心，所述靶支座底部的所述凸台滑块嵌入所述导槽，所述靶支座底部设有圆孔用于与所述被测物体的连接。

较佳的，所述激光位移计激光对准所述靶支座靶心。

较佳的，一种所述轴向拉伸变形测量装置的测量方法，包括步骤：

S1，将所述导轨板安装在所述被测物体中心，设置所述导轨板中的两对称轴与加载力方向一致，并将所述导轨板和所述被测物体的中心点固定连接；

S2，设置所述传感器支座和所述靶支座，将所述传感器支座和所述靶支座一一对应设置，所述传感器支座和所述靶支座通过细插针与被测物体连接；

S3，调节所述激光位移计装，将所述激光位移计光线对准所述靶支座靶心；

S4，通过双轴拉伸试验机对所述被测物体施加所述加载力，测试记录所述被测物体在双轴向拉伸作用下的双轴向变形。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明结构简单，操作过程简便，且检测结果避免存在的非对称误差因素，保证测试数据的正确性和可靠性，提高本发明的检测效果。

附图说明

图1为本发明所述轴向拉伸变形测量装置在实施例二的结构图；

图2为实施例二中所述导轨板的俯视图；

图3为实施例二中所述传感器支座的三视图；

图4为实施例二中所述靶支座的三视图；

图5为实施例二的安装结构图。

图中数字表示：

1-导轨板；2-传感器支座；3-靶支座；11-导槽；12-安装孔；21-凸台滑块；22-台阶沉孔；31-圆孔。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

实施例一

本发明所述轴向拉伸变形测量装置包括导轨板1、传感器支座2和靶支座3；所述传感器支座2和所述靶支座3均与所述导轨板1活动连接，所述导轨板1上设置有导向机构，所述传感器支座2和所述靶支座3均可在所述导向机构的作用下于所述导轨板1上自由移动；所述传感器支座2和所述靶支座3一一对应设置形成传感组件，所述传感组件包括设置于同一直线上的一所述传感器支座2和一所述靶支座3；所述直线为设置直线；所述传感器支座2上设置有激光位移计，与所述传感器支座2对应的所述靶支座3用于接收所述激光位移计发出的激光，从而检测同一所述传感组件中所述传感器支座2和所述靶支座3之间的位置变化。

所述导轨板1、所述传感器支座2和所述靶支座3均与被测物体固定连接；所述导轨板1 保证所述传感器支座2和所述靶支座3的位移方向。

较佳的，所述传感器支座2和所述靶支座3的所述设置直线与施加于所述被测物体上的加载力方向共线，所述轴向拉伸变形测量装置在使用过程中施加于所述被测物体上的加载力一般设置为拉力。

较佳的，各所述传感组件内的所述激光位移计设置高度均不相同，从而保证各所述激光位移计射出的激光互不影响。

较佳的，所述导轨板1形状根据所述被测物体的形状进行设置，且所述导轨板1中心与所述被测物体的中心处于同一竖直线上；根据所要检测的变形数据，可设置多个所述传感组件。

试验时，将本发明的所述导轨板1中心点设置在所述被测物体的中心，所述导轨板1、所述传感器支座2和所述靶支座3均通过细插针固定于所述被测物体，配合安装于所述传感器支座2上的所述激光位移计，在随后对所述被测物体施加所述加载力时，可测试双轴拉伸试件加载时所述被测物体的变形状态；本发明结构简单，操作过程简便，且检测结果避免存在的非对称误差因素，保证测试数据的正确性和可靠性，提高本发明的检测效果。

实施例二

如图1所示，图1为本发明所述轴向拉伸变形测量装置在本实施例的结构图；在本实施例中，所述导轨板1设置为十字型，包括一对水平且相互垂直设置的直线轴臂，所述传感器支座2和所述靶支座3均设置为两个，且所述传感器支座2和所述靶支座3一一对应形成两对传感组件；同对的所述传感器支座2和所述靶支座3设置在所述导轨板1的同一所述轴臂上，两对所述传感组件对称设置；所述导向组件可设置为导槽11，所述传感器支座2和所述靶支座3底部均设置与所述导槽11匹配的凸台滑块21，将所述凸台滑块21设置于所述导槽 11内，即可保证所述传感器支座2和所述靶支座3沿所述导槽11做直线运动；所述被测物体也设置为与所述导轨板1形状匹配的十字形试件。

所述导轨板1中心点固定在所述被测物体上，主要起到约束所述传感器支座2和所述靶支座3位移方向的作用，且所述传感器支座2和所述靶支座3均固定设置在所述被测物体上，较佳的，所述传感器支座2和所述靶支座3底部分别与所述被测物体用细插针固定；所述传感器支座2上设置有激光位移计，所述靶支座3用于接收对应所述激光位移计发出的光线。当被测物体受张拉力作用发生形变造成局部发生位移时，所述传感器支座2和所述靶支座3 引所述被测物体的形位移变一起移动，所述激光位移计可测量出所述传感器支座2和所述靶支座3两个固定点之间的相对变形量。

如图2所示，图2为本实施例中所述导轨板1的俯视图；所述导轨板1作用是限定所述传感器支座2和所述靶支座3的运动方向。所述导轨板1外形呈十字型，在十字型所述导轨板1的四臂上均设置有对称导槽11，所述传感器支座2和所述靶支座3底部的所述凸台滑块21嵌入所述导槽11中。十字形所述导轨板1的中心处有用于与所述被测物体连接的安装孔12，用于固定连接所述导轨板1和所述被测物体。

如图3所示，图3为本实施例中所述传感器支座2的三视图；所述传感器支座2包括底板和与所述底板固定连接的两耳板，所述传感器支座2呈U型；在所述耳板之间的槽口内设置所述激光位移计，所述耳板上设置螺丝孔用于固定所述激光位移计，所述底板下部设置有插入所述导轨板1上导槽11的所述凸台滑块21，且所述底板设有台阶沉孔22用于与所述被测物体连接。

如图4所示，图4为本实施例中所述靶支座3的三视图；所述靶支座3呈L型，用于接受所述激光位移计的信号；所述靶支座3上部设有靶心，当所述激光位移计激光对准靶支座3靶心即认为所述激光位移计与所述靶支座3完全对中。所述靶支座3底部的所述凸台滑块21嵌入所述导轨板1上的导槽11，所述靶支座3底部设有圆孔31用于与所述被测物体的连接。

如图5所示，图5为实施例二的安装结构图；在本实施例中，发明的结构设置配合所述激光位移计能够同时测量处于正交状态的两个方向的变形，从而可计算双轴向应变，具有使用方便，成本低廉；可以广泛应用在织物薄膜、复合材料薄板的变形测试中。

试验时，将本发明的所述导轨板1中心点安装在十字型试件中心，十字型导轨板1的双轴与加载双轴向一致，所述十字型导轨板1、所述传感器支座2和所述靶支座3均通过细插针固定于十字型试件中心，配合安装两个所述激光位移计，随后对十字型试件施加加载力，从而可测试双轴拉伸试件加载时试件的双轴向变形。

实施例三

在本实施例中，将所述导轨板1和所述被测物体均设置为圆形，且所述导轨板1和所述被测物体同轴设置，所述导槽11以所述导轨板1的圆心环形均布，各所述导槽11上设置有一所述传感器支座2或一所述靶支座3；设置于同一直线上的一所述传感器支座2和一所述靶支座3对应设置形成所述传感组件，所述直线为所述设置直线；所述传感器支座2上设置有激光位移计，与所述传感器支座2对应的所述靶支座3用于接收所述激光位移计发出的激光，从而检测同一所述传感组件中所述传感器支座2和所述靶支座3之间的位置变化。

所述导轨板1、所述传感器支座2和所述靶支座3均与被测物体固定连接；所述导轨板1 保证所述传感器支座2和所述靶支座3的位移方向。

在双轴拉伸试验中需对所述被测物体施加两轴加载力，故将两组所述传感组件的设置直线分别设置与施加于所述被测物体上的两加载力方向共线，所述轴向拉伸变形测量装置在使用过程中施加于所述被测物体上的加载力一般设置为拉力。

通过设置圆形所述导轨板1和所述被测物体，以及若干所述传感组件，从而可对圆形织物薄膜或复合材料薄板进行变形检测；同时值得指出的是，对被测物体的施加力可并非采用双轴加载力，根据所述被测物体的实际形状，设置所述导轨板1及若干所述传感组件位置，从而可检测被测物体在复杂施力情况下所述被测物体的实际变形状态，提高本发明所述轴向拉伸变形测量装置的检测效果。

实施例四

本实施例中，本发明所述轴向拉伸变形测量装置的测量方法包括以下步骤：

S1，将十字形导轨板1安装在被测物体中心，十字型两对称轴与加载力方向一致，并将所述十字形导轨板1和所述被测物体的中心点固定连接。

S2，设置所述传感器支座2和所述靶支座3，一个传感器支座2和一个靶支座3为一组，均通过底部的凸台滑块21对称嵌固于十字型导轨板1的导槽11，通过底部圆孔用细插针连接被测物体。

S3，将激光位移计装调好，激光位移计光线对准靶支座3靶心。

S4，通过双轴拉伸试验机对被测物体加载，测试记录被测物体在双轴向拉伸作用下双轴向变形。

在具体实施中，本发明所述轴向拉伸变形测量装置可以采用铝合金、不锈钢或其它工程材料，具体尺寸可依据被测物体变形量、激光位移计型号及技术参数设计。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，包括导轨板、传感器支座和靶支座；所述导轨板上设置有导向机构，所述传感器支座和所述靶支座均通过所述导向机构活动连接并可在所述导向机构的作用下于所述导轨板上自由移动；所述传感器支座和所述靶支座一一对应设置形成传感组件，所述传感组件包括设置于设置直线上的一所述传感器支座和一所述靶支座；所述传感器支座上设置有激光位移计，与所述传感器支座对应的所述靶支座用于接收所述激光位移计发出的激光，从而检测同一所述传感组件中所述传感器支座和所述靶支座之间的位置变化；所述导轨板、所述传感器支座和所述靶支座均与被测物体固定连接。

2.如权利要求1所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述传感器支座和所述靶支座的所述设置直线与施加于所述被测物体上的加载力方向共线。

3.如权利要求1所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，各所述传感组件内的所述激光位移计设置高度均不相同。

4.如权利要求1所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述导轨板中心与所述被测物体的中心处于同一竖直线上。

5.如权利要求1所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述导轨板设置为十字型，在所述导轨板的四臂上均设置有对称导槽，所述传感器支座和所述靶支座底部的凸台滑块嵌入所述导槽中；所述导轨板的中心处有用于与所述被测物体连接的安装孔。

6.如权利要求5所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述传感器支座包括底板和与所述底板固定连接的两耳板，所述传感器支座呈U型；所述底板下部设置有插入所述导槽的所述凸台滑块，且所述底板设有台阶沉孔用于与所述被测物体连接。

7.如权利要求6所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述耳板之间的槽口内设置所述激光位移计，所述耳板上设置螺丝孔用于固定所述激光位移计。

8.如权利要求7所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述靶支座呈L型，所述靶支座上部设有靶心，所述靶支座底部的所述凸台滑块嵌入所述导槽，所述靶支座底部设有圆孔用于与所述被测物体的连接。

9.如权利要求8所述的轴向拉伸变形测量装置，其特征在于，所述激光位移计激光对准所述靶支座靶心。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述轴向拉伸变形测量装置的测量方法，其特征在于，包括步骤：

S1，将所述导轨板安装在所述被测物体中心，设置所述导轨板中的两对称轴与加载力方向一致，并将所述导轨板和所述被测物体的中心点固定连接；

S2，设置所述传感器支座和所述靶支座，将所述传感器支座和所述靶支座一一对应设置，所述传感器支座和所述靶支座通过细插针与被测物体连接；

S3，调节所述激光位移计装，将所述激光位移计光线对准所述靶支座靶心；

S4，通过双轴拉伸试验机对所述被测物体施加所述加载力，测试记录所述被测物体在双轴向拉伸作用下的双轴向变形。