CN114216780A - 一种二维拉剪耦合加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二维拉剪耦合加载装置，涉及拉伸和剪切应力试验装置领域，包括十字形台架、拉伸机构和转动机构；所述拉伸机构和转动机构设置在十字形台架上；所述拉伸机构包括液压油缸、第一转接头、力传感器、第二转接头、连接杆和夹具基座，所述液压油缸具有伸缩杆，所述伸缩杆上安装所述第一转接头，所述第一转接头后连接所述力传感器的一端，所述力传感器另一端连接所述第二转接头，所述第二转接头与所述连接杆的一端相连，所述连接杆另一端与所述夹具基座相连，所述转动机构具有传动夹具，所述夹具基座与所述转动夹具连接。本发明通过拉伸机构和转动机构，能够对试件施加拉剪耦合加载，可用于薄膜材料的拉伸、剪切或拉剪耦合试验。
Description
技术领域
本发明涉及拉伸和剪切应力试验装置领域，尤其涉及一种二维拉剪耦合加载装置。
背景技术
对于织物、薄膜等柔性材料，工程人员通过试验测试二维平面内的拉伸和剪切力学性能，现有技术中，双轴拉伸测试技术已经被普遍应用在复合材料的拉伸力学性能测试当中。陈务军等发明了一种双轴拉伸测试装置(CN201510005909.0)，通过正交十字拉伸机构实现多模式的单/双轴拉伸加载。强洪夫发明了一种粘弹性材料的新型双轴拉伸试验件(CN202022053128.8)，适用于于橡胶、沥青、非晶体高聚物、含能材料等在拉伸的过程中存在一定形变的粘弹性材料试件结构。陈务军发明了一种织物膜材双轴剪切测试方法(CN201710484390.8)，测定和表征织物膜材双轴剪切刚度和力学行为,可应用于建筑织物膜材、飞艇织物蒙皮和其它工业织物领域等。
然而，上述试验装置仅具有拉伸或剪切力学试验的能力，无法实现材料拉伸和剪切共同加载。龚友坤论文《热塑性机织物预浸料本构模型研究及在热冲压成型仿真中的应用》中指出，由于目前试验条件的限制，无法验证热塑性二维机织物预浸料中拉剪耦合效应实际性的影响。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种二维拉剪耦合加载装置，通过两对正交的拉伸与转动机构，实现了单调、循环等多模式、多工况组合的拉剪耦合试验，也可以单独使用其拉伸或剪切加载功能，开展相关的拉伸或剪切力学性能研究。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题包括：如何满足柔性材料的单独使用其拉伸或剪切加载功能和拉剪耦合试验需求。
为实现上述目的，本发明提供了一种二维拉剪耦合加载装置，包括十字形台架、拉伸机构和转动机构；
所述拉伸机构和转动机构设置在十字形台架上；
所述拉伸机构包括液压油缸、第一转接头、力传感器、第二转接头、连接杆和夹具基座，所述液压油缸具有伸缩杆，所述伸缩杆上安装所述第一转接头，所述第一转接头后连接所述力传感器的一端，所述力传感器的另一端连接所述第二转接头，所述第二转接头与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端与所述夹具基座相连，
所述转动机构具有传动夹具，所述夹具基座与所述转动夹具连接。
进一步地，所述十字形台架呈正交十字形，且架具有四条臂，所述臂上均安装直线导轨。
进一步地，所述液压油缸安装在所述臂的端部，所述液压油缸上安装有伺服阀。
进一步地，还包括第一转接头托架和第二转接头托架，所述第一转接头的外部安装所述第一转接头托架，所述第二转接头的外部安装所述第二转接头托架；所述第一转接头托架和所述第二转接头托架被配置为在所述直线导轨上运动。
进一步地，所述第一转接头和所述第二转接头与所述力传感器之间通过插销和紧固螺母连接。
进一步地，所述十字形台架上安装有轨道支撑架，所述轨道支撑架上安装有导轮轨道；所述夹具基座两侧还安装有基座导轮，所述基座导轮安装在所述导轮轨道内，使所述夹具基座沿所述导轮轨道做直线低摩擦运动。
进一步地，所述转动机构还包括转动驱动机构，所述转动驱动机构安装在所述夹具基座与所述转动夹具的连接孔。
进一步地，所述转动驱动机构包括伺服电机、转动传动轴和转动轴外罩；所述伺服电机与所述转动传动轴连接，所述转动传动轴与所述转动夹具连接，且与所述夹具基座不接触；所述伺服电机支撑在所述转动轴外罩上。
进一步地，所述十字形台架还包括夹具水平斜撑和台架水平斜撑。
进一步地，所述转动夹具的底部安装有支撑轮。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
1、本发明通过将十字形试件安装在夹具上，液压油缸的伸缩运动施加拉伸荷载，伺服电机转动一定角度施加剪切荷载，配合相应的控制程序，控制液压油缸的拉伸过程和伺服电机的转动角度，即可实现多模式、多工况加载。
2、本发明通过拉伸机构和转动机构组合，能够对试件施加拉剪耦合加载，荷载范围大、功能模式多样，可用于薄膜材料的拉伸、剪切或拉剪耦合试验，便于研究材料在循环加载、单调加载等加载模式下的力学性能。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的二维拉剪耦合加载装置整体的结构示意图；
图2是本发明的二维拉剪耦合加载装置的俯视图；
图3是本发明的拉伸机构和转动机构的结构示意图；
图4是本发明的拉伸机构和转动机构的俯视图；
图5是本发明的拉伸机构和转动机构的装配图；
图中：1-十字形台架、2-液压油缸、3-伺服阀、4a-第一转接头、4b-第二转接头、5a-第一转接头托架、5b-第二转接头、6-直线导轨、7-力传感器、8-连接杆、9-轨道支撑架、10-导轮轨道、11-基座导轮、12-夹具基座、13-转动夹具、14-伺服电机、15-转动轴外罩、16-转动传动轴、17-支撑轮、19-夹具水平斜撑、20-台架水平斜撑。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
本发明提供一种二维拉剪耦合加载装置，如图1至图2所示。包括十字形台架1、拉伸机构、转动机构三个组成模块。十字形台架1呈正交十字形，且架具有四条臂，臂上均安装直线导轨6。拉伸机构包括液压油缸2、第一转接头4a、力传感器7、第二转接头4b、第一转接头托架5a、第二转接头托架5b、连接杆8、导轮轨道10、基座导轮11和夹具基座12；转动机构包括传动夹具13、伺服电机14、转动传动轴16、传动轴外罩15和支撑轮17。
一个较佳的实施例中设置了夹具水平斜撑19和台架水平斜撑20，增大了十字形台架1的整体刚度。十字形台架1四臂端部安装液压油缸2，液压油缸2上安装伺服阀3。液压油缸的伸缩运动依靠伺服阀3控制，伸缩量由试验机程序控制。
液压油缸2的伸缩杆上安装第一转接头4a，第一转接头4a后连接力传感器7，力传感器7后连接第二转接头4b，第二转接头4b另一端与连接杆8相连，连接杆8与夹具基座12相连，夹具基座12与转动夹具13相连，组成了二维拉剪耦合加载装置的拉伸系统。第一转接头4a外部安装第一转接头托架5a，第二转接头4b外部安装第二转接头托架5b，使得更换力传感器7时能够保证其他连接部分完整性。十字形台架1四臂上安装直线导轨6，使得第一转接头托架5a和第二转接头托架5b能够在直线导轨6上低摩擦运动。第一转接头4a和第二转接头4b与力传感器7采用插销和紧固螺母锁死的方式，既能方便更换传感器，又能保证连接稳定性。
本发明的夹具如图3至图5所示，十字形台架1上安装轨道支撑架9，导轮轨道10安装在轨道支撑架9上。基座导轮11安装在夹具基座12两侧，基座导轮11安装在导轮轨道10内，使夹具基座12能够沿导轮轨道10做直线低摩擦运动。在夹具基座12两侧安装导轮的目的当拉伸和剪切加载时，夹具基座12仅能够沿直线运动，不发生扭转。夹具基座12与转动夹具13连接孔处安装转动驱动机构。转动驱动机构主要由伺服电机14、转动传动轴16和转动轴外罩15组成。如图5所示，伺服电机14与转动传动轴16连接，转动传动轴16与转动夹具13连接，与夹具基座12无接触。伺服电机14转动角度由外部控制系统调节，当伺服电机14转动一定角度，带动转动传动轴16发生同角度转动，进而带动转动夹具13同角度转动。伺服电机14重量由转动轴外罩15承载，避免转动传动轴受压，防止由于电机重量原因导致转动夹具13卡死现象。转动夹具13底部安装支撑轮17，防止转动夹具13悬空造成转动夹具13卡死无法转动的现象。
本发明的工作原理如下：
第一步，控制液压油缸2伸缩杆伸出至最大长度；
第二步，将十字形试件四臂端部安装到对应的四个转动夹具13上；
第三步，通过液压系统控制液压油缸2收缩伸缩杆，对试件施加拉伸荷载；通过电气系统控制伺服电机转动角度，对试件施加剪切荷载，拉力大小和转动角度均由试验机系统软件控制调节，从而实现二维平面内拉剪耦合加载。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，包括十字形台架、拉伸机构和转动机构；
所述拉伸机构和转动机构设置在十字形台架上；
所述拉伸机构包括液压油缸、第一转接头、力传感器、第二转接头、连接杆和夹具基座，所述液压油缸具有伸缩杆，所述伸缩杆上安装所述第一转接头，所述第一转接头后连接所述力传感器的一端，所述力传感器的另一端连接所述第二转接头，所述第二转接头与所述连接杆的一端相连，所述连接杆的另一端与所述夹具基座相连，
所述转动机构具有传动夹具，所述夹具基座与所述转动夹具连接。
2.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述十字形台架呈正交十字形，且架具有四条臂，所述臂上均安装直线导轨。
3.如权利要求2所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述液压油缸安装在所述臂的端部，所述液压油缸上安装有伺服阀。
4.如权利要求2所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，还包括第一转接头托架和第二转接头托架，所述第一转接头的外部安装所述第一转接头托架，所述第二转接头的外部安装所述第二转接头托架；所述第一转接头托架和所述第二转接头托架被配置为在所述直线导轨上运动。
5.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述第一转接头和所述第二转接头与所述力传感器之间通过插销和紧固螺母连接。
6.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述十字形台架上安装有轨道支撑架，所述轨道支撑架上安装有导轮轨道；所述夹具基座两侧还安装有基座导轮，所述基座导轮安装在所述导轮轨道内，使所述夹具基座沿所述导轮轨道做直线低摩擦运动。
7.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述转动机构还包括转动驱动机构，所述转动驱动机构安装在所述夹具基座与所述转动夹具的连接孔。
8.如权利要求7所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述转动驱动机构包括伺服电机、转动传动轴和转动轴外罩；所述伺服电机与所述转动传动轴连接，所述转动传动轴与所述转动夹具连接，且与所述夹具基座不接触；所述伺服电机支撑在所述转动轴外罩上。
9.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述十字形台架还包括夹具水平斜撑和台架水平斜撑。
10.如权利要求1所述的二维拉剪耦合加载装置，其特征在于，所述转动夹具的底部安装有支撑轮。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116593323A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-15 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种砌块砌体抗剪强度专用检测装置 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389243A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-13 | 吉林大学 | 拉伸-弯曲-扭转多载荷下的材料微观力学性能测试平台 |
| CN104568591A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 上海交通大学 | 一种双轴拉伸测试装置 |
| CN106226152A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-14 | 吉林大学 | 静动态载荷谱下材料力学性能原位测试系统与方法 |
| CN107607400A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-01-19 | 福州大学 | 橡胶类材料双轴拉伸试验机 |
| CN108896390A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-11-27 | 北京航空航天大学 | 一种微尺度双轴双向加载试验机 |
| CN108918297A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-30 | 北华大学 | 双轴拉伸-扭转复合载荷力学性能测试装置 |
| CN110542610A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-06 | 武汉理工大学 | 一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置 |
| CN110726636A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-01-24 | 吉林大学 | 用于双轴拉伸试验机的四轴对中调整系统及方法 |
-
2021
- 2021-12-08 CN CN202111489252.1A patent/CN114216780B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389243A (zh) * | 2013-07-31 | 2013-11-13 | 吉林大学 | 拉伸-弯曲-扭转多载荷下的材料微观力学性能测试平台 |
| CN104568591A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 上海交通大学 | 一种双轴拉伸测试装置 |
| CN106226152A (zh) * | 2016-07-08 | 2016-12-14 | 吉林大学 | 静动态载荷谱下材料力学性能原位测试系统与方法 |
| CN107607400A (zh) * | 2017-09-19 | 2018-01-19 | 福州大学 | 橡胶类材料双轴拉伸试验机 |
| CN108896390A (zh) * | 2018-04-19 | 2018-11-27 | 北京航空航天大学 | 一种微尺度双轴双向加载试验机 |
| CN108918297A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-11-30 | 北华大学 | 双轴拉伸-扭转复合载荷力学性能测试装置 |
| CN110542610A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-06 | 武汉理工大学 | 一种岩体拉伸、压缩、剪切及扭转一体试验装置 |
| CN110726636A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-01-24 | 吉林大学 | 用于双轴拉伸试验机的四轴对中调整系统及方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116593323A (zh) * | 2023-07-19 | 2023-08-15 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种砌块砌体抗剪强度专用检测装置 |
| CN116593323B (zh) * | 2023-07-19 | 2023-11-14 | 常州市建筑材料研究所有限公司 | 一种砌块砌体抗剪强度专用检测装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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