CN110718123A

CN110718123A - 非金属杆件拉弯组合变形实验平台

Info

Publication number: CN110718123A
Application number: CN201910956874.7A
Authority: CN
Inventors: 班书昊; 蒋学东; 何云松; 席仁强; 李晓艳
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-01-21
Anticipated expiration: 2039-10-10
Also published as: CN110718123B

Abstract

本发明公开了非金属杆件拉弯组合变形实验平台，属于组合变形力学实验领域。它包括平台底座和固定装设于平台底座上呈倒“山”型的平台架，平台底座上沿同一直线上装设有夹持非金属杆件两端部的两个滑动夹头组件；平台架上装设有双杆缸体和关于双杆缸体对称的两个拉伸组合机构；滑动夹头组件包括固定装设于平台底座上的导轨、滑动装设于导轨上的滑块、固定装设于滑块上能够夹紧非金属杆件端部的杆件夹头；拉伸组合机构包括主动轮、从动轮、外推杆，一端铰接于主动轮和上升杆。本发明是一种结构简单合理、单缸双杆活塞驱动、能够同时让杆件发生拉压变形和弯曲变形、用于测量非金属杆件拉弯组合变形实验平台。

Description

非金属杆件拉弯组合变形实验平台

技术领域

本发明涉及力学实验技术领域，具体涉及非金属杆件拉弯组合变形实验平台。

背景技术

杆件的基本变形包括：拉伸、扭转和弯曲变形，有基本变形中的两种或两种以上组成的变形成为组合变形。测量杆件的变形对于研究构件的安全性具有十分重要的意义，现有技术中的实验平台只能单一地测量杆件的基本变形，然后再用叠加原理分析组合变形。因此，有必要设计一种能够同时测量杆件的拉压与弯曲组合变形的实验平台。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理、单缸双杆活塞驱动、能够同时让杆件发生拉压变形和弯曲变形、用于测量非金属杆件拉弯组合变形实验平台。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

非金属杆件拉弯组合变形实验平台，包括平台底座和连接在所述平台底座上的平台架，所述平台架上连接有双杆缸体和关于所述双杆缸体对称的两个拉伸组合机构；

所述平台底座上滑动连接有沿同一直线运动的两个滑动夹头组件，被测工件的两端分别夹持在两个所述滑动夹头组件上；

所述拉伸组合机构包括传动装置和外推杆，所述外推杆的一端和所述传动装置相连接，另一端和所述杆件夹头相连接；

所述双杆缸体的下端活塞杆用于使夹持在两端所述滑动夹头组件之间的工件弯曲变形，所述双杆缸体的上端活塞杆和所述传动装置相连接，并通过所述外推杆使夹持在两端所述滑动夹头组件之间的工件拉伸变形；所述外推杆和所述双杆缸体的下端活塞杆上均设有力传感器。

进一步地，所述传动装置包括转动连接在所述平台架上的主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮相啮合，所述外推杆的一端和所述从动轮相铰接。通过齿轮传动带动外推杆的运动，保证了运动的平稳，且齿轮传动具有极高的传动效率，保证了传动效果。

进一步地，所述平台架上设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块B；

所述双杆缸体的上端活塞杆通过拉伸动力杆和所述滑块B相连接，所述主动轮通过上升杆和所述滑块B相连接。

进一步地，所述上升杆和拉伸动力杆均铰接在所述滑块B的同一点上。

进一步地，所述双杆缸体的下端活塞杆连接有压力块，所述压力块上装设有测量被测工件弯曲变形的力传感器。

进一步地，所述滑动夹头组件包括连接在所述平台底座上的导轨、滑动装设于所述导轨上的滑块和连接在所述滑块上用于夹持被测工件的杆件夹头。

进一步地，所述杆件夹头内设有一夹槽，所述夹槽的一端连接有呈开口状的锁紧间隙，所述杆件夹头上还设有贯穿所述锁紧间隙的锁紧螺纹。

进一步地，所述平台架呈倒“山”型；所述平台架包括沿铅垂方向相互平行的垂臂A、垂臂B、垂臂C以及连接在垂臂A、垂臂B、垂臂C的顶端沿水平方向的横臂。

进一步地，所述双杆缸体连接在所述垂臂B上，两个所述拉伸组合机构分别连接在所述垂臂A和垂臂C上。

进一步地，还包括连接在被测工件上测量其变形的应变传感器和/或测量其应力的应力传感器。

根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：本发明的非金属杆件拉弯组合变形实验平台，设有拉伸组合机构，通过双杆缸体的上活塞杆伸长实现了对被测工件的拉伸变形；同时双杆缸体的下活塞杆伸长可以对被测工件施加一个向下的集中力，从而实现了对非金属杆件的弯曲变形。由此可知，本发明是一种结构简单合理、单缸双杆活塞驱动、能够同时让杆件发生拉压变形和弯曲变形、用于测量非金属杆件拉弯组合变形实验平台。

附图说明

图1为本发明具体实施方式实验平台的整体结构示意图；

图2为本发明具体实施方式中杆件夹头的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式中平台架的结构示意图。

其中：1、平台底座；2、平台架；21、垂臂A；22、垂臂B；23、垂臂C；24、横臂；25、滑槽；26、滑块B；31、导轨；32、滑块；33、杆件夹头；331、夹槽；332、锁紧间隙；333、锁紧螺纹；4、拉伸组合机构；41、上升杆；42、外推杆；43、主动轮；44、从动轮；5、拉伸动力杆；6、双杆缸体；7、非金属杆件。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参见图1所示，本发明的非金属杆件拉弯组合变形实验平台，它包括平台底座1和固定装设于平台底座1上呈倒“山”型的平台架2，平台底座1上沿同一直线上装设有夹持非金属杆件7两端部的两个滑动夹头组件；平台架2上装设有双杆缸体6和关于双杆缸体6对称的两个拉伸组合机构4。

滑动夹头组件包括固定装设于平台底座1上的导轨31、滑动装设于导轨31上的滑块32、固定装设于滑块32上能够夹紧非金属杆件7端部的杆件夹头33。

拉伸组合机构4包括转动装设于平台架2上的主动轮43和与主动轮43啮合传动的从动轮44，一端与从动轮44铰接、另一端与杆件夹头33铰接的外推杆42，一端铰接于主动轮43、其另一端铰接于滑块B26上的上升杆41。

双杆缸体6的上端活塞杆连接一根拉伸动力杆5，拉伸动力杆5的另一端与上升杆41的对应端铰接于滑块B26的同一点；双杆缸体6的下端活塞杆装设有一个可以对非金属杆件7中部向下施压的压力块。

外推杆42上装设用于测量非金属杆件7轴向作用力的力传感器，施压块上装设于测量致使非金属杆件7发生弯曲变形的力传感器。

参见图2所示，作为优选地，杆件夹头33内部开设有用于放置非金属杆件7端部的圆孔型夹槽331，其上部开设有5-10mm的锁紧间隙332，并在垂直于夹槽331轴线方向设有锁紧螺纹333。

参见图3所示，作为优选地，平台架2包括沿铅垂方向相互平行的垂臂A21、垂臂B22和垂臂C23，水平方向的横臂24组成，横臂24上开设有铅垂方向的直线滑槽25，滑槽25内滑动装设有滑块B26。

作为优选地，双杆缸体6固定装设于垂臂B22上，两个拉伸组合机构4分别装设于垂臂A21和垂臂C23上。

作为优选地，非金属杆件7装设于测量其变形的应变传感器或测量其应力的应力传感器。

本发明的工作过程如下：首先，将非金属杆件7装设于两个滑动夹头组件上，并采用螺栓锁紧杆件夹头33；将应变传感器和/或应力传感器黏贴在非金属杆件7的中部、上表面和下表面；并在外推杆42上装设用于测量非金属杆件7轴向作用力的力传感器，施压块上装设于测量致使非金属杆件7发生弯曲变形的力传感器。其中，外推杆42与水平方向的角度是已知的，因此其上的力传感器可以转变为非金属杆件7的轴向拉力或压力。施压块上的力传感器可以直接测量非金属杆件7正中间的集中力，即双杆缸体6的下端活塞杆的输出力。

双杆缸体6的两个活塞杆同时伸长，分别拉伸和弯曲非金属杆件7。双杆缸体6的上端活塞杆伸长时，推动拉伸动力杆5向上运动，在滑块B26的作用下同时带动两个拉伸组合机构4中的外推杆42向上运动，进而带动主动轮43逆时针转动、从动轮44顺时针转动、由于外推杆42铰接于从动轮44上，从而使得两个拉伸组合机构4中的外推杆42推动杆件夹头33相互远离，实现了拉伸非金属杆件7。双杆缸体6的下端活塞杆伸长时，带动压力块向下给予非金属杆件7中部一个向下的作用力，非金属杆件7在两个杆件夹头33铅垂方向的支撑力作用下发生三点弯曲变形。为了减小分布载荷与集中载荷的差异，应该尽量缩小压力块的宽度。

在非金属杆件7组合变形过程中，相应的力传感器和应变传感器、应力传感器分别记录下相应的数值，借助PC机进行分析或人工分析，从而完成了非金属杆件的组合变形实验。

上述过程中，如果双杆缸体6的上端活塞杆发生缩短运动时，则可完成非金属杆件7的由压缩变形与弯曲变形构成的组合变形。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims

1.非金属杆件拉弯组合变形实验平台，其特征在于，包括平台底座（1）和连接在所述平台底座（1）上的平台架（2），所述平台架（2）上连接有双杆缸体（6）和关于所述双杆缸体（6）对称的两个拉伸组合机构（4）；

所述平台底座（1）上滑动连接有沿同一直线运动的两个滑动夹头组件，被测工件的两端分别夹持在两个所述滑动夹头组件上；

所述拉伸组合机构（4）包括传动装置和外推杆（42），所述外推杆（42）的一端和所述传动装置相连接，另一端和所述杆件夹头（33）相连接；

所述双杆缸体（6）的下端活塞杆用于使夹持在两端所述滑动夹头组件之间的工件弯曲变形，所述双杆缸体（6）的上端活塞杆和所述传动装置相连接，并通过所述外推杆（42）使夹持在两端所述滑动夹头组件之间的工件拉伸变形；所述外推杆（42）和所述双杆缸体（6）的下端活塞杆上均设有力传感器。

2.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述传动装置包括转动连接在所述平台架（2）上的主动轮（43）和从动轮（44），所述主动轮（43）和从动轮（44）相啮合，所述外推杆（42）的一端和所述从动轮（44）相铰接。

3.根据权利要求2所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述平台架（2）上设有滑槽（25），所述滑槽（25）内滑动连接有滑块B（26）；

所述双杆缸体（6）的上端活塞杆通过拉伸动力杆（5）和所述滑块B（26）相连接，所述主动轮（43）通过上升杆（41）和所述滑块B（26）相连接。

4.根据权利要求3所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述上升杆（41）和拉伸动力杆（5）均铰接在所述滑块B（26）的同一点上。

5.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述双杆缸体（6）的下端活塞杆连接有压力块，所述压力块上装设有测量被测工件弯曲变形的力传感器。

6.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述滑动夹头组件包括连接在所述平台底座（1）上的导轨（31）、滑动装设于所述导轨（31）上的滑块（32）和连接在所述滑块（32）上用于夹持被测工件的杆件夹头（33）。

7.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述杆件夹头（33）内设有一夹槽（331），所述夹槽（331）的一端连接有呈开口状的锁紧间隙（332），所述杆件夹头（33）上还设有贯穿所述锁紧间隙（332）的锁紧螺纹（333）。

8.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述平台架（2）呈倒“山”型；所述平台架（2）包括沿铅垂方向相互平行的垂臂A（21）、垂臂B（22）、垂臂C（23）以及连接在垂臂A（21）、垂臂B（22）、垂臂C（23）的顶端沿水平方向的横臂（24）。

9.根据权利要求8所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，所述双杆缸体（6）连接在所述垂臂B（22）上，两个所述拉伸组合机构（4）分别连接在所述垂臂A（21）和垂臂C（23）上。

10.根据权利要求1所述的拉弯组合变形实验平台，其特征在于，还包括连接在被测工件上测量其变形的应变传感器和/或测量其应力的应力传感器。