CN111504810B - 一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法 - Google Patents

一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法 Download PDF

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Abstract

一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法，包括实验设备；实验设备包括测试柜、夹持扭转组件、路径调节组件、制冷器、加热器、摄像机、控制台和应力片；测试柜内部设置有温度感应器；用于调节夹持扭转组件高度的路径调节组件设置两组，且分别位于测试柜的两侧；用于夹持柔性材料的夹持扭转组件与路径调节组件一一对应设置；摄像机设置在测试柜上，且在工作状态下，摄像端始终朝向夹持柔性材料；控制台上设置有控制器和显示器。本发明通过夹持扭转组件、路径调节组件、制冷器和加热器配合，将待测测柔性材料固定，使其按照路径发生扭转，再通过应力片监测形变情况，模拟在不同情况下，测试柔性材料的恢复性能，操作简单，测试结果准确。

Description

一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法
技术领域
本发明涉及材料学领域，尤其涉及一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法。
背景技术
柔性材料是一个广义的概念，相对刚性材料而言，及指具备一定柔软度，柔韧性的材料。实际应用中，我们常用到的柔性材料一般是高分子材料，如树脂，纤维等。
柔性材料在使用时，常会出现扭转、形变的情况，现有的用于柔性材料性能测试的实验设备在测试时参数设置简单，很难模拟真实的扭转情景，测试结果不准确。
为解决上述问题，本申请中提出一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法。
发明内容
（一）发明目的
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法，本发明通过夹持扭转组件、路径调节组件、制冷器和加热器配合，将待测测柔性材料固定，使其按照路径发生扭转，再通过应力片监测形变情况，模拟在不同情况下，测试柔性材料的恢复性能，操作简单，测试结果准确。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法，包括实验设备；实验设备包括测试柜、夹持扭转组件、路径调节组件、制冷器、加热器、摄像机、控制台和应力片；测试柜内部设置有温度感应器；用于调节夹持扭转组件高度的路径调节组件设置两组，且分别位于测试柜的两侧；用于夹持柔性材料的夹持扭转组件与路径调节组件一一对应设置；摄像机设置在测试柜上，且在工作状态下，摄像端始终朝向夹持柔性材料；控制台上设置有控制器和显示器；控制器与设备中的用电元件通讯连接；制冷器、加热器位于测试柜内。夹持扭转组件包括气缸、连接轴、U型夹持架、调节杆、旋钮、卡件、角度调节件、夹持板、第一紧固件和第二紧固件；气缸水平设置，气缸的活塞杆上设置有第一驱动电机；连接轴的一端通过第一驱动电机转动连接气缸的活塞杆，另一端通过角度调节件转动连接U型夹持架的竖直段；调节杆上设置有对称的反向螺纹，且两端分别转动连接U型夹持架的两组水平段；旋钮转动设置在U型夹持架上，且与调节杆连接；用于调节杆固定的卡件设置在旋钮上；夹持板设置两组，两组夹持板分别螺纹连接调节杆的两端，夹持板上设置有压力感应器；配合作用的第一紧固件、第二紧固件分别设置在两组夹持板上；路径调节组件包括升降台、支撑杆和第二驱动电机；用于放置气缸的升降台沿竖直方向滑动连接测试柜外壁；第二驱动电机传动连接支撑杆的下端；支撑杆上端滑动连接升降台。
优选的，角度调节件包括第三驱动电机、第一齿轮和第二齿轮；U型夹持架的竖直段为杆状结构；第二齿轮键合连接在U型夹持架的竖直段上；第一齿轮连接第三驱动电机的主轴，且与第二齿轮啮合连接。
优选的，卡件包括按压杆、移动板、第一卡杆和复位弹簧；调节杆上设置有滑槽；上下移动的移动板滑动连接滑槽；复位弹簧设置在滑槽内，且一端连接移动板；旋钮上设置有与滑槽连通的通孔；按压杆的一端伸入通孔，另一端连接移动板；第一卡杆位于按压杆的外围，且与移动板转动连接；U型夹持架上设置有卡槽；工作状态下，第一卡杆通过卡槽卡合连接U型夹持架。
优选的，夹持板的夹持面上设置有防滑块。
优选的，第一紧固件包括微型充气筒、卡套和气囊；卡套设置在夹持板上；微型充气筒充气的气囊设置在卡套的内壁上，气囊上设置有放气阀。
优选的，第二紧固件为第二卡杆；第二卡杆位置与卡套对应，且在工作状态下，卡合连接卡套。
优选的，U型夹持架上设置有导向杆；两组夹持板滑动连接导向杆。
优选的，支撑杆上设置有半齿轮；第二驱动电机的主轴上设置有第三齿轮；半齿轮啮合连接第三齿轮。
优选的，支撑杆远离第二驱动电机的一端设置有滑块，支撑杆转动连接滑块；滑块滑动连接测试柜。
优选的，上述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，包括测试方法；测试方法为：
S1、将应力片固定在待检测的柔性材料上；
S2、将柔性材料的两端分别放置在两侧的两组夹持板之间；
S3、按下按压杆，第一卡杆退出卡槽，转动调节杆，两组夹持板朝向柔性材料移动，直至夹持柔性材料，同时第二卡杆插入卡套；
S4、读取压力感应器的数值，判断夹持是否牢固；
S5、松开按压杆，第一卡杆卡合连接卡槽，同时微型充气筒向气囊充气，第二卡杆卡合连接卡套；
S6、在显示器上输入测试参数，包括对柔性材料两端的扭转的次数、角度、力度、位置以及温度参数；
S7、开始测试；
S8、应力片将柔性材料的形变数据传输至控制器；
S9、摄像机拍摄实验过程；
S10、根据数据结果，分析柔性材料性能。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明通过夹持扭转组件、路径调节组件、制冷器和加热器配合，将待测测柔性材料固定牢固，使其按照路径发生扭转，再通过应力片监测形变情况，模拟在不同情况下，测试柔性材料的恢复性能，操作简单，测试结果准确。
附图说明
图1为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中实验设备的结构示意图。
图2为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中测试柜的左视图。
图3为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中A处的局部放大图。
图4为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中角度调节件的示意图。
图5为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中卡件的示意图。
图6为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中第一紧固件的俯视图。
图7为本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法中支撑杆和第二驱动电机的位置关系示意图。
附图标记：1、测试柜；2、夹持扭转组件；3、路径调节组件；4、制冷器；5、加热器；6、摄像机；7、控制台；8、应力片；9、气缸；10、连接轴；11、第三齿轮；12、U型夹持架；13、调节杆；14、旋钮；15、按压杆；16、移动板；17、第一卡杆；18、卡槽；19、复位弹簧；20、夹持板；21、导向杆；22、微型充气筒；23、卡套；24、气囊；25、第二卡杆；26、防滑块；27、第三驱动电机；28、第一齿轮；29、第二齿轮；30、升降台；31、支撑杆；32、滑块；33、半齿轮；34、第二驱动电机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-7所示，本发明提出的一种用于柔性材料性能测试的实验设备及其测试方法，包括实验设备；实验设备包括测试柜1、夹持扭转组件2、路径调节组件3、制冷器4、加热器5、摄像机6、控制台7和应力片8；测试柜1内部设置有温度感应器；用于调节夹持扭转组件2高度的路径调节组件3设置两组，且分别位于测试柜1的两侧；用于夹持柔性材料的夹持扭转组件2与路径调节组件3一一对应设置；摄像机6设置在测试柜1上，且在工作状态下，摄像端始终朝向夹持柔性材料；控制台7上设置有控制器和显示器；控制器与设备中的用电元件通讯连接；制冷器4、加热器5位于测试柜1内。夹持扭转组件2包括气缸9、连接轴10、U型夹持架12、调节杆13、旋钮14、卡件、角度调节件、夹持板20、第一紧固件和第二紧固件；气缸9水平设置，气缸9的活塞杆上设置有第一驱动电机；连接轴10的一端通过第一驱动电机转动连接气缸9的活塞杆，另一端通过角度调节件转动连接U型夹持架12的竖直段；调节杆13上设置有对称的反向螺纹，且两端分别转动连接U型夹持架12的两组水平段；旋钮14转动设置在U型夹持架12上，且与调节杆13连接；用于调节杆13固定的卡件设置在旋钮14上；夹持板20设置两组，两组夹持板20分别螺纹连接调节杆13的两端，夹持板20上设置有压力感应器；配合作用的第一紧固件、第二紧固件分别设置在两组夹持板20上；路径调节组件3包括升降台30、支撑杆31和第二驱动电机34；用于放置气缸9的升降台30沿竖直方向滑动连接测试柜1外壁；第二驱动电机34传动连接支撑杆31的下端；支撑杆31上端滑动连接升降台30。
在一个可选的实施例中，角度调节件包括第三驱动电机27、第一齿轮28和第二齿轮29；U型夹持架12的竖直段为杆状结构；第二齿轮29键合连接在U型夹持架12的竖直段上；第一齿轮28连接第三驱动电机27的主轴，且与第二齿轮29啮合连接。
在一个可选的实施例中，卡件包括按压杆15、移动板16、第一卡杆17和复位弹簧19；调节杆13上设置有滑槽；上下移动的移动板16滑动连接滑槽；复位弹簧19设置在滑槽内，且一端连接移动板16；旋钮14上设置有与滑槽连通的通孔；按压杆15的一端伸入通孔，另一端连接移动板16；第一卡杆17位于按压杆15的外围，且与移动板16转动连接；U型夹持架12上设置有卡槽18；工作状态下，第一卡杆17通过卡槽18卡合连接U型夹持架12。
在一个可选的实施例中，夹持板20的夹持面上设置有防滑块26。
在一个可选的实施例中，第一紧固件包括微型充气筒22、卡套23和气囊24；卡套23设置在夹持板20上；微型充气筒22充气的气囊24设置在卡套23的内壁上，气囊24上设置有放气阀。
在一个可选的实施例中，第二紧固件为第二卡杆25；第二卡杆25位置与卡套23对应，且在工作状态下，卡合连接卡套23。
在一个可选的实施例中，U型夹持架12上设置有导向杆21；两组夹持板20滑动连接导向杆21。
在一个可选的实施例中，支撑杆31上设置有半齿轮33；第二驱动电机34的主轴上设置有第三齿轮11；半齿轮33啮合连接第三齿轮11。
在一个可选的实施例中，支撑杆31远离第二驱动电机34的一端设置有滑块32，支撑杆31转动连接滑块32；滑块32滑动连接测试柜1。
在一个可选的实施例中，上述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，包括测试方法；测试方法为：
S1、将应力片8固定在待检测的柔性材料上；
S2、将柔性材料的两端分别放置在两组夹持板20之间；
S3、按下按压杆15，第一卡杆17退出卡槽18，转动调节杆13，两组夹持板20朝向柔性材料移动，直至夹持柔性材料，同时第二卡杆25插入卡套23；
S4、读取压力感应器的数值，判断夹持是否牢固；
S5、松开按压杆15，第一卡杆17卡合连接卡槽18，同时微型充气筒22向气囊24充气，第二卡杆25卡合连接卡套23；
S6、在显示器上输入测试参数，包括对柔性材料两端的扭转的次数、角度、力度、位置以及温度参数；
S7、开始测试；
S8、应力片8将柔性材料的形变数据传输至控制器；
S9、摄像机6拍摄实验过程；
S10、根据数据结果，分析柔性材料性能。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，包括实验设备；实验设备包括测试柜（1）、夹持扭转组件（2）、路径调节组件（3）、制冷器（4）、加热器（5）、摄像机（6）、控制台（7）和应力片（8）；测试柜（1）内部设置有温度感应器；用于调节夹持扭转组件（2）高度的路径调节组件（3）设置两组，且分别位于测试柜（1）的两侧；用于夹持柔性材料的夹持扭转组件（2）与路径调节组件（3）一一对应设置；摄像机（6）设置在测试柜（1）上，且在工作状态下，摄像端始终朝向夹持柔性材料；控制台（7）上设置有控制器和显示器；控制器与设备中的用电元件通讯连接；制冷器（4）、加热器（5）位于测试柜（1）内；
夹持扭转组件（2）包括气缸（9）、连接轴（10）、U型夹持架（12）、调节杆（13）、旋钮（14）、卡件、角度调节件、夹持板（20）、第一紧固件和第二紧固件；气缸（9）水平设置，气缸（9）的活塞杆上设置有第一驱动电机；连接轴（10）的一端通过第一驱动电机转动连接气缸（9）的活塞杆，另一端通过角度调节件转动连接U型夹持架（12）的竖直段；调节杆（13）上设置有对称的反向螺纹，且两端分别转动连接U型夹持架（12）的两组水平段；旋钮（14）转动设置在U型夹持架（12）上，且与调节杆（13）连接；用于调节杆（13）固定的卡件设置在旋钮（14）上；夹持板（20）设置两组，两组夹持板（20）分别螺纹连接调节杆（13）的两端，夹持板（20）上设置有压力感应器；配合作用的第一紧固件、第二紧固件分别设置在两组夹持板（20）上；
角度调节件包括第三驱动电机（27）、第一齿轮（28）和第二齿轮（29）；U型夹持架（12）的竖直段为杆状结构；第二齿轮（29）键合连接在U型夹持架（12）的竖直段上；第一齿轮（28）连接第三驱动电机（27）的主轴，且与第二齿轮（29）啮合连接；
卡件包括按压杆（15）、移动板（16）、第一卡杆（17）和复位弹簧（19）；调节杆（13）上设置有滑槽；上下移动的移动板（16）滑动连接滑槽；复位弹簧（19）设置在滑槽内，且一端连接移动板（16）；旋钮（14）上设置有与滑槽连通的通孔；按压杆（15）的一端伸入通孔，另一端连接移动板（16）；第一卡杆（17）位于按压杆（15）的外围，且与移动板（16）转动连接；U型夹持架（12）上设置有卡槽（18）；工作状态下，第一卡杆（17）通过卡槽（18）卡合连接U型夹持架（12）；
U型夹持架（12）上设置有导向杆（21）；两组夹持板（20）滑动连接导向杆（21）；
路径调节组件（3）包括升降台（30）、支撑杆（31）和第二驱动电机（34）；用于放置气缸（9）的升降台（30）沿竖直方向滑动连接测试柜（1）外壁；第二驱动电机（34）传动连接支撑杆（31）的下端；支撑杆（31）上端滑动连接升降台（30）。
2.根据权利要求1所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，夹持板（20）的夹持面上设置有防滑块（26）。
3.根据权利要求1所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，第一紧固件包括微型充气筒（22）、卡套（23）和气囊（24）；卡套（23）设置在夹持板（20）上；微型充气筒（22）充气的气囊（24）设置在卡套（23）的内壁上，气囊（24）上设置有放气阀。
4.根据权利要求1所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，第二紧固件为第二卡杆（25）；第二卡杆（25）位置与卡套（23）对应，且在工作状态下，卡合连接卡套（23）。
5.根据权利要求1所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，支撑杆（31）上设置有半齿轮（33）；第二驱动电机（34）的主轴上设置有第三齿轮（11）；半齿轮（33）啮合连接第三齿轮（11）。
6.根据权利要求1所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备，其特征在于，支撑杆（31）远离第二驱动电机（34）的一端设置有滑块（32），支撑杆（31）转动连接滑块（32）；滑块（32）滑动连接测试柜（1）。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于柔性材料性能测试的实验设备的测试方法，其特征在于，测试方法为：
S1、将应力片（8）固定在待检测的柔性材料上；
S2、将柔性材料的两端分别放置在两组夹持板（20）之间；
S3、按下按压杆（15），第一卡杆（17）退出卡槽（18），转动调节杆（13），两组夹持板（20）朝向柔性材料移动，直至夹持柔性材料，同时第二卡杆（25）插入卡套（23）；
S4、读取压力感应器的数值，判断夹持是否牢固；
S5、松开按压杆（15），第一卡杆（17）卡合连接卡槽（18），同时微型充气筒（22）向气囊（24）充气，第二卡杆（25）卡合连接卡套（23）；
S6、在显示器上输入测试参数，包括对柔性材料两端的扭转的次数、角度、力度、位置以及温度参数；
S7、开始测试；
S8、应力片（8）将柔性材料的形变数据传输至控制器；
S9、摄像机（6）拍摄实验过程；
S10、根据数据结果，分析柔性材料性能。
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