CN112683689A - 材料特性测试设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种材料特性测试设备。该材料特性测试设备的实施例包括温度调节箱、拉力发生组件和测试组件。其中，温度调节箱内形成有试验空间，温度调节箱中设置有温度调节设备，试验空间内安装有第一夹具和第二夹具。拉力发生组件与第二夹具相连接，用于驱动第二夹具移动产生拉力，测试组件与第二夹具相连接。应用本发明的技术方案，将试验用的第一夹具和第二夹具放置在了温度调节箱的试验空间内，由于温度调节箱中设置温度调节设备，从而可以有效的调节试验空间的温度，实现对待试验材料件的不同温度下的性能测试，增加对于试验材料件在复杂环境下的性能测试维度。

Description

材料特性测试设备

技术领域

本发明涉及试验测量设备技术领域，具体而言，涉及一种材料特性测试设备。

背景技术

SMA记忆合金因其形状记忆效应和伪弹性，现已广泛用于航空航天、机械电子、生物医疗和日常生活等多个领域。作为一类新兴的功能材料，已有很多特性被开发利用，例如飞机液压系统中的低温配合连接件、航天器的天线、人体腔内支架、温控弹簧等。虽然如此，SMA记忆合金可被开发应用的地方远不止如此，它还有很多特性等着被发现和应用。

但目前，针对SMA记忆合金材料特性的研究，仅有单纯测试SMA记忆合金材料的力学性能的设备，或者只能单纯的测试SMA记忆合金材料在电-热耦合场下功能疲劳性能的设备，还没有多功能、系统性的测试设备可供使用。因此，较难以测试复杂环境下的SMA记忆合金的性能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种材料特性测试设备，以解决现有技术中难以测试复杂环境下的SMA记忆合金的性能的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种材料特性测试设备，包括：温度调节箱，温度调节箱内形成有试验空间，温度调节箱中设置有温度调节设备，温度调节设备用于调节试验空间内的温度，试验空间内安装有第一夹具和第二夹具，第二夹具可相对于第一夹具移动，第一夹具和第二夹具配合夹持待试验材料件；拉力发生组件，与第二夹具相连接，用于驱动第二夹具移动产生拉力；测试组件，与第二夹具相连接，用于检测待试验材料件经受的拉力以及形变量。

在一个实施方式中，材料特性测试设备包括底座平台，温度调节箱、拉力发生组件以及测试组件安装在底座平台上。

在一个实施方式中，材料特性测试设备包括防尘罩，防尘罩罩设在拉力发生组件和测试组件上。

在一个实施方式中，底座平台上设置有固定支座，固定支座设置在温度调节箱的第一侧，固定支座与第一夹具固定连接，拉力发生组件设置在温度调节箱的第二侧。

在一个实施方式中，拉力发生组件包括：连接轴，与第二夹具相连接；自由滑块，可滑动地设置，自由滑块上固定设置有第一连接块，第一连接块与连接轴相连；多种拉力发生件，多种拉力发生件中的一种可选择的与第一连接块驱动连接，拉力发生件用于驱动第一连接块移动；测试组件包括：拉力传感器，安装在拉力发生件和第一连接块之间，拉力传感器用于检测第一连接块经受的拉力从而检测待试验材料件经受的拉力；光栅尺，设置在自由滑块位置处，光栅尺通过检测自由滑块的位移量从而检测待试验材料件的形变量。

在一个实施方式中，拉力发生组件还包括导轨，导轨沿第二夹具的移动方向延伸布置，自由滑块安装在导轨上。

在一个实施方式中，多种拉力发生件包括砝码式拉力发生件，砝码式拉力发生件包括：定滑轮，安装在自由滑块的移动方向上；拉绳，经过定滑轮，拉绳的第一端在水平方向上与拉力传感器相连，拉绳的第二端位于竖直方向上；多个砝码，多个砝码中的一个或者多个悬挂在拉绳的第二端。

在一个实施方式中，多种拉力发生件包括电机式拉力发生件，电机式拉力发生件包括：丝杠和与丝杠相配合的可移动螺帽；电机，与丝杠驱动连接；驱动滑块，与可移动螺帽驱动连接；第二连接块，设置在驱动滑块上，第二连接块用于与拉力传感器相连。

在一个实施方式中，多种拉力发生件还包括弹簧，弹簧安装在拉力传感器和电机之间。

在一个实施方式中，材料特性测试设备还包括电性能试验组件，电性能试验组件包括：第一接电部，设置在第一夹具上；第二接电部，设置在第二夹具上；电性能测控模块，分别与第一接电部和第二接电部电连接，用于通过第一接电部和第二接电部对待试验材料件进行电性能测试。

应用本发明的技术方案，将试验用的第一夹具和第二夹具放置在了温度调节箱的试验空间内，由于温度调节箱中设置温度调节设备，从而可以有效的调节试验空间的温度，实现对待试验材料件的不同温度下的拉力性能测试，增加对于试验材料件在复杂环境下的性能测试维度。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的材料特性测试设备的实施例的整体结构示意图；

图2示出了图1的材料特性测试设备的内部结构示意图；

图3示出了图2的材料特性测试设备的局部放大结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1和图2所示，本发明的材料特性测试设备的实施例包括温度调节箱10、拉力发生组件20和测试组件30。其中，温度调节箱10内形成有试验空间，温度调节箱10中设置有温度调节设备，温度调节设备用于调节试验空间内的温度，试验空间内安装有第一夹具11和第二夹具12，第二夹具12可相对于第一夹具11移动，第一夹具11和第二夹具12配合夹持待试验材料件。拉力发生组件20与第二夹具12相连接，用于驱动第二夹具12移动产生拉力，测试组件30与第二夹具12相连接，用于检测待试验材料件经受的拉力以及形变量。

应用本发明的技术方案，将试验用的第一夹具11和第二夹具12放置在了温度调节箱10的试验空间内，由于温度调节箱10中设置温度调节设备，从而可以有效的调节试验空间的温度，实现对待试验材料件的不同温度下的拉力性能测试，增加对于试验材料件在复杂环境下的性能测试维度。

如图1所示，在本实施方式的技术方案中，材料特性测试设备包括底座平台40，温度调节箱10、拉力发生组件20以及测试组件30安装在底座平台40上。可选的，底座平台40上增加有横梁，用以提高底座平台40的稳定性，避免底座平台40晃动而影响测试精度。更为优选的在本实施方式的技术方案中，材料特性测试设备包括防尘罩50，防尘罩50罩设在拉力发生组件20和测试组件30上。一般来说，拉力发生组件20和测试组件30对于测试的精度要求较高，通过防尘罩50可以有效的解决灰尘对于拉力发生组件20和测试组件30运行精度的影响。

在本实施方式的技术方案中，第一夹具11固定安装，第二夹具12通过拉力发生组件20驱动。可选的，底座平台40上设置有固定支座41，固定支座41设置在温度调节箱10的第一侧，固定支座41与第一夹具11固定连接，拉力发生组件20设置在温度调节箱10的第二侧，使用时拉力发生组件20带动第二夹具12朝向温度调节箱10的第二侧运动。

如图2和图3所示，作为一种优选的实施方式，拉力发生组件20包括连接轴21、自由滑块22和多种拉力发生件，测试组件30包括拉力传感器31和光栅尺32。在拉力发生组件20中，连接轴21与第二夹具12相连接，自由滑块22可滑动地设置，自由滑块22上固定设置有第一连接块291，第一连接块291与连接轴21相连，多种拉力发生件中的一种可选择的与第一连接块291驱动连接，拉力发生件用于驱动第一连接块291移动。在测试组件30中，拉力传感器31安装在拉力发生件和第一连接块291之间，拉力传感器31用于检测第一连接块291经受的拉力从而检测待试验材料件经受的拉力。光栅尺32设置在自由滑块22位置处，光栅尺通过检测自由滑块22的位移量从而检测待试验材料件的形变量。应用本发明的技术方案，通过设置多种拉力发生件，试验人员可以根据试验需要，选择多种拉力发生件中的一种与第一连接块291驱动连接，就可以实现多种拉力的试验测试。

如图3所示，作为一种更为优选的实施方式，拉力发生组件20还包括导轨23，导轨23沿第二夹具12的移动方向延伸布置，自由滑块22安装在导轨23上。通过导轨23一方面可以提高自由滑块22移动的稳定性，另一方面还可以对自由滑块22起到导向作用。

如图3所示，多种拉力发生件包括砝码式拉力发生件，砝码式拉力发生件包括定滑轮24、拉绳25和多个砝码，定滑轮24安装在自由滑块22的移动方向上，拉绳25经过定滑轮24，拉绳25的第一端在水平方向上与拉力传感器31相连，拉绳25的第二端位于竖直方向上。在进行力学性能试验时，试验人员可以根据想要测试的载荷，加载对应的砝码重量到拉绳25的第二端。可选的，多个砝码可以为多个重量相同的砝码，也可以为多个重量不同的砝码。可选的，拉绳为凯夫拉绳。

在本实施方式的技术方案中，多种拉力发生件包括电机式拉力发生件，电机式拉力发生件包括丝杠26、与丝杠26相配合的可移动螺帽、电机27、驱动滑块28和第二连接块292，电机27与丝杠26驱动连接，驱动滑块28与可移动螺帽驱动连接，第二连接块292设置在驱动滑块28上，第二连接块292用于与拉力传感器31相连。试验人员在使用电机式拉力发生件时，通过相应的控制程序驱动电机27运行，让电机27带动丝杠26转动，再让丝杠26与可移动螺帽配合，实现可移动螺帽直线运动，从而带动驱动滑块28以及驱动滑块28上的第二连接块292做直线运动，拉力大小的调节可以通过调节电机27的电流值大小来实现。

如图3所示，更为优选的，多种拉力发生件包括电机式拉力发生件，驱动滑块28还安装在导轨23上。驱动滑块28也安装在导轨23上，可以提高驱动滑块28运行的稳定性，提高测试精度。

相较于上述的两种主动拉伸的拉力发生件，可选的，在本实施例的技术方案中，多种拉力发生件还包括弹簧210，弹簧210安装在拉力传感器31和电机27之间。当待试验材料件在不同温度下发生形变时，弹簧210可以对待试验材料件产生被动拉伸的拉力。

在一个实施方式中，材料特性测试设备还包括电性能试验组件，电性能试验组件包括第一接电部111、第二接电部121和电性能测控模块。其中，第一接电部111设置在第一夹具11上，第二接电部121设置在第二夹具12上。电性能测控模块分别与第一接电部111和第二接电部121电连接。在使用时，电性能测控模块通过第一接电部111和第二接电部121对待试验材料件进行电性能测试。

为了实现上述的一些控制以及测试功能，材料特性测试设备还包括系统控制器、交流稳压电源、以及操作通信软件。

需要说明的是，本发明的技术方案尤其适用于SMA记忆合金件的电性能测试，可以针对SMA记忆合金的材料特性，实现多功能、高精度、高集成性的测试。本款材料特性测试设备能模拟SMA记忆合金-100℃～+150℃复杂的高低温使用环境，同时对SMA记忆合金在不同工况下的形变量、力、电压、电流、温度等信息实时进行检测并记录。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种材料特性测试设备，其特征在于，包括：

温度调节箱（10），所述温度调节箱（10）内形成有试验空间，所述温度调节箱（10）中设置有温度调节设备，所述温度调节设备用于调节所述试验空间内的温度，所述试验空间内安装有第一夹具（11）和第二夹具（12），所述第二夹具（12）可相对于所述第一夹具（11）移动，所述第一夹具（11）和所述第二夹具（12）配合夹持待试验材料件；

拉力发生组件（20），与所述第二夹具（12）相连接，用于驱动所述第二夹具（12）移动产生拉力；

测试组件（30），与所述第二夹具（12）相连接，用于检测所述待试验材料件经受的拉力以及形变量。

2.根据权利要求1所述的材料特性测试设备，其特征在于，所述材料特性测试设备包括底座平台（40），所述温度调节箱（10）、所述拉力发生组件（20）以及所述测试组件（30）安装在所述底座平台（40）上。

3.根据权利要求2所述的材料特性测试设备，其特征在于，所述材料特性测试设备包括防尘罩（50），所述防尘罩（50）罩设在所述拉力发生组件（20）和所述测试组件（30）上。

4.根据权利要求2所述的材料特性测试设备，其特征在于，所述底座平台（40）上设置有固定支座（41），所述固定支座（41）设置在所述温度调节箱（10）的第一侧，所述固定支座（41）与所述第一夹具（11）固定连接，所述拉力发生组件（20）设置在所述温度调节箱（10）的第二侧。

5.根据权利要求1所述的材料特性测试设备，其特征在于，

所述拉力发生组件（20）包括：

连接轴（21），与所述第二夹具（12）相连接；

自由滑块（22），可滑动地设置，所述自由滑块（22）上固定设置有第一连接块（291），所述第一连接块（291）与所述连接轴（21）相连；

多种拉力发生件，多种拉力发生件中的一种可选择的与所述第一连接块（291）驱动连接，所述拉力发生件用于驱动所述第一连接块（291）移动；

所述测试组件（30）包括：

拉力传感器（31），安装在所述拉力发生件和所述第一连接块（291）之间，所述拉力传感器（31）用于检测所述第一连接块（291）经受的拉力从而检测所述待试验材料件经受的拉力；

光栅尺（32），设置在所述自由滑块（22）位置处，所述光栅尺（32）通过检测所述自由滑块（22）的位移量从而检测所述待试验材料件的形变量。

6.根据权利要求5所述的材料特性测试设备，其特征在于，所述拉力发生组件（20）还包括导轨（23），所述导轨（23）沿所述第二夹具（12）的移动方向延伸布置，所述自由滑块（22）安装在所述导轨（23）上。

7.根据权利要求6所述的材料特性测试设备，其特征在于，多种拉力发生件包括砝码式拉力发生件，所述砝码式拉力发生件包括：

定滑轮（24），安装在所述自由滑块（22）的移动方向上；

拉绳（25），经过所述定滑轮（24），所述拉绳（25）的第一端在水平方向上与所述拉力传感器（31）相连，所述拉绳（25）的第二端位于竖直方向上；

多个砝码，所述多个砝码中的一个或者多个悬挂在所述拉绳（25）的第二端。

8.根据权利要求7所述的材料特性测试设备，其特征在于，多种拉力发生件包括电机式拉力发生件，所述电机式拉力发生件包括：

丝杠（26）和与所述丝杠（26）相配合的可移动螺帽；

电机（27），与所述丝杠（26）驱动连接；

驱动滑块（28），与所述可移动螺帽驱动连接；

第二连接块（292），设置在所述驱动滑块（28）上，所述第二连接块（292）用于与所述拉力传感器（31）相连。

9.根据权利要求8所述的材料特性测试设备，其特征在于，多种拉力发生件还包括弹簧（210），所述弹簧（210）安装在所述拉力传感器（31）和所述电机（27）之间。

10.根据权利要求1所述的材料特性测试设备，其特征在于，所述材料特性测试设备还包括电性能试验组件，所述电性能试验组件包括：

第一接电部（111），设置在所述第一夹具（11）上；

第二接电部（121），设置在所述第二夹具（12）上；

电性能测控模块，分别与所述第一接电部（111）和所述第二接电部（121）电连接，用于通过所述第一接电部（111）和所述第二接电部（121）对所述待试验材料件进行电性能测试。

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