CN114486558A - 一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及应力测试实验技术领域，尤其涉及一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置，包括以下步骤：步骤1.将待测定工件放入测力装置中进行预施力加工固定；步骤2.将已经固定好的待测工件进行温度为600℃‑800℃的持续加热；步骤3.在旋转待测工件时，同时进行两端相对方向拉伸；步骤4.测力装置进行数据读取；步骤5.将测力装置中合格的工件进行二次旋转；步骤6.读取测力装置此时的数据；步骤7.重复上述步骤1‑步骤6，本发明在进行扭转实验时可以同步进行拉伸实验，填补了现有技术中只能进行单向测定的技术空缺，同时通过齿轮联动以及材料活性的激活，辅助进行了测力，提高了测力结果的准确性。

Description

一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置
技术领域
本发明涉及应力测试实验技术领域，尤其涉及一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置。
背景技术
材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下，承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。其中材料的抗拉强度、抗扭强度均具有重要的实际测定价值，同时抗拉强度与抗扭强度对于实际建筑施工、机械设备制造等具有决定性意义。
现有技术中，针对材料的拉伸、扭转实验，均停留在简单的单次单项实验上，无法在同一时间进行拉伸以及扭转的双向实验作业，这也就对于一些需要较高拉伸强度、较高抗扭强度作业的工程需求中，造成了技术空白，同时现有技术的单向测定也无法满足实际复杂受力环境时，多种应力等同时施加的场景。
公告号为CN203519423U的中国专利，公开了“一种力学拉伸实验测试装置”，其公开了设有电动机的底座和设置在底座上方的支架，支架的立柱上设有导轨，导轨上设有活动台，活动台下方设有螺杆，活动台上设有下夹头，下夹头与活动台之间设有负荷传感器，支架上方设有与下夹头相配合的上夹头，解决了电动机无法精确控制拉伸长度的问题，但是依然没法解决在测定扭转时可以同步测定拉伸的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置，解决现有技术中测定拉伸性能时无法同时进行扭转测定的问题。
本发明的目的通过以下述技术方案来实现，包括以下步骤：步骤1.将待测定工件放入测力装置中进行预施力加工固定，其中固定方式为两端夹紧固定；步骤2.将已经固定好的待测工件进行温度为600℃-800℃的持续高温加热，加热过程中旋转待测工件；步骤3.在旋转待测工件时，同时进行两端相对方向拉伸，拉伸持续时间2min-2.5min；步骤4.测力装置进行数据读取，读取内容包括步骤3结束后的待测工件两端的旋转角度以及拉伸形变量，其中当两端的旋转角度一致且拉伸形变量相同时，则说明待测工件的应力以及扭矩大小合格，反之，则为废品；步骤5.将测力装置中合格的工件进行二次旋转，此时旋转角度大于首次旋转角度且在旋转时进行两端相同方向挤压，挤压持续时间1.5min-2.4min；步骤6.读取测力装置此时的数据，数据内容包括两端扭转角度以及两端形变大小，一致则认定合格，不一致则是为废品；步骤7.重复上述步骤1-步骤6，直至测定结束，得到相关工件的受力情况。
需要说明的是，申请人发现，在现有的材料力学的测定中，基本采用单次单项性能的测定，其中呢，基本都是剪切力、内应力以及扭转力的单独测定，但是实际中，往往工件或者材料会受到多种力的同时作用，此时申请人通过多处走访以及研究调查发现，很多材料无法实现多种受力环境下的较好的受力承接，进而导致出现建筑裂纹，支撑断裂的情况，申请人鉴于此，进行了相关的实验研究，提出了一个构思，就是在测定扭转时可以同步进行拉伸，如此这样，会得到一个可以同时承载不同受力类型的工件，申请人随即进行了实验，并且经过多次失败后，得到了上述测力方法，按照上述方法，在实际实验测定中，取得了较好的实验效果，生产的产品具有较好的力学性能。
所述步骤1中固定过程具体为：将待测工件两端通过自定心卡爪进行紧固且两端施力相同。
需要说明的是，采用自定心可以免去找正的时间，提高装夹效率。
所述步骤2具体为：将待测工件通过测力装置进行180°-195°的摆动，摆动持续时间为6min-6.5min。
需要说明的是，设置摆动角度，可以保证工件处于一个预处理环境，激活工件内部的材料分子之间的活化能，提高活性。
所述步骤4具体为：两端旋转角度预先设定1.5°。
需要说明的是，旋转角度是为了保证扭转测定更为精确。
所述步骤5具体为：两端旋转角度预先设定1.65°。
需要说明的是，旋转角度是为了保证扭转测定更为精确。
本发明另一方面，一种测力装置，包括装置本体，可拆卸连接在所述装置本体内的功能箱以及电连接在装置本体内的测力数据显示中心。
需要说明的是，设置功能箱，起到改变工件的拉伸方向的作用，满足扭转时可以进行拉伸的要求，提高工件面向多种受力时的优越性能。
所述功能箱内可拆卸连接有多组齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括第一传组，第二传动组以及被配置用于调节转向的换向传动组，其中所述第一传动组、第二传动组均与换向传动组啮合连接。
需要说明的是，传动组的设置可以保证传动高效进行，换向传动组可以保证拉伸方向的改变，继而保证实验中拉伸以及扭转的发生。
所述数据显示中心内设置有信号互联的测力数据的传感接收模块以及测力数据的显示读取模块，其中所述传感接收模块与所述显示读取模块被联合作用于测力数据的分析作业。
需要说明的是，采用电控读取，保证数值的精确度，提高测定结果的准确性。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明在进行扭转实验时可以同步进行拉伸实验，填补了现有技术中只能进行单向测定的技术空缺，同时通过齿轮联动以及材料活性的激活，辅助进行了测力，提高了测力结果的准确性。
附图说明
图1是本发明的测力流程图；
图2是本发明的装置示意图。
图例说明：1-装置本体；2-功能箱；3-数据显示中心。
具体实施方式
请一并参考说明附图说明中的附图1和附图2，本实施例提供了一种面向预应力工件的受力测定方法及测力装置，该面向预应力工件的受力测定方法及测力装置主要用于解决现有技术测定拉伸性能时无法同时进行扭转测定的问题，该面向预应力工件的受力测定方法及测力装置已经处于实际实验使用阶段。
一种面向预应力工件的受力测定方法，包括以下步骤：
步骤1.将待测定工件放入测力装置中进行预施力加工固定，其中固定方式为两端夹紧固定；
步骤2.将已经固定好的待测工件进行温度为600℃-800℃的持续高温加热，加热过程中旋转待测工件；
步骤3.在旋转待测工件时，同时进行两端相对方向拉伸，拉伸持续时间2min-2.5min；
步骤4.测力装置进行数据读取，读取内容包括步骤3结束后的待测工件两端的旋转角度以及拉伸形变量，其中当两端的旋转角度一致且拉伸形变量相同时，则说明待测工件的应力以及扭矩大小合格，反之，则为废品；
步骤5.将测力装置中合格的工件进行二次旋转，此时旋转角度大于首次旋转角度且在旋转时进行两端相同方向挤压，挤压持续时间1.5min-2.4min；
步骤6.读取测力装置此时的数据，数据内容包括两端扭转角度以及两端形变大小，一致则认定合格，不一致则是为废品；
步骤7.重复上述步骤1-步骤6，直至测定结束，得到相关工件的受力情况。
需要说明的是，在步骤2中，由于本申请需要进行测定的工件为圆柱状且长度较长的结构，为保证工件在加热过程中能够尽可能的受力均匀，故在加热的过程中不断的加热工件，以使工件的所有面以及内部都能够为同一温度。
需要说明的是，在步骤3中，本申请测定工件的受力情况，包括工件所承受的拉力以及所能够承受的扭转力的测量，具体的，先对工件的拉力进行测量，工件的两侧通过夹具进行夹紧，通过控制两端夹具向外移动实现对工件的两侧施加拉力，可选的，根据实验以及所需工件应力的需求，可以将工件两端同时向外拉，也可以使一侧夹具固定、拉动另一侧的夹具使工件受到单侧的拉力作用，实现不同形式拉力值的检测，详细的，为保证对工件拉力值检测的准确性 ，使对工件施加的拉力进行一个持续的作用，将该时间段设置为2min-2.5min，申请人经过大量的创造性劳动得出，当拉动持续时间小于2min时，工件所受拉力的值为不稳定状态，最后检测到的值并非是固定的，即可能会产生变化，而当拉动持续时间大于2.5min时，其测定的值与2.5min是的值无变化，故拉动持续时间设置为2min-2.5min，同时，本申请所提供的测定方案中，再测量之前会对工件的尺寸如长度直径等进行一个扫描录入或者手动录入，接着会计算出一个预设的拉力施加值，能够使本方法根据不同直径不同长度的工件实行不同时间的持续作用。
需要说明的是，在步骤4中，工件两端夹具带动着工件进行旋转扭动，且两端进行旋转扭动的角度相同，即在旋转角度相同的情况之下，再控制夹具将工件的两端向远离工件的方向拉伸，当拉力持续指定的时间之后，其所受拉力达到一个稳定的数值或者数值范围，系统根据该数值进行判定，若该数值达到系统所预设的拉力值，则判定为该工件同时满足拉力和扭矩的标准，即该工件为合格产品，然后就可以将该工件标注为合格产品进行出售以及使用了。当检测得到的拉力值不符合所预设的值或者所预设的范围，则说明该工件不满足拉力以及扭矩的要求，属于不合格的产品，则将该工件标注为不合格产品进行收集、归纳或者二次加工。
需要说明的是，在步骤5中，为保证所生产的产品能够适应更多的安装环境，在共监测定位合格之后，启动二次测量流程，通过对工件两端进行更大角度的旋转，测定工件在承受更大的扭矩的情况之下其抗拉或者抗压的能力，具体的，为保证压力检测值的准确性，将夹具对工件的挤压作用持续1.5min-2.4min，当持续时间小于1.5min时，测量的得到压力值变化频率较大且处于不稳定的阶段，当持续时间大于2.4min时，测量的得到压力值几乎没有变化，故压力持续时间为1.5min-2.4min，优选的，通过夹具向工件施加向其中心方向作用的压力，以实现对工件压力值得检测，使得本申请所述方式在进行拉力检测的同时还能够进行压力的检测，还可以通过压力与拉力之间的转化完成对拉力检测值的检查与复核工作，保证拉力检测值的准确性，提供工件的合格率，以保证工件在使用过程中的安全性。
需要说明的是，在步骤6中，为保证工件在能够承受合格的拉力、压力以及扭矩的同时还能保证其形状不发生改变，故在压力、拉力以及扭矩检测合格之后，再对工件的形变进行检测，形变同时符合要求也为最终的合格品。
将待测工件两端通过自定心卡爪进行紧固且两端施力相同。需要说明的是，为保证对工件两端的拉力，压力以及扭转测量值相同且具有较高的准确性，采用自定心卡爪同时使两个卡爪受力相同。
将待测工件通过测力装置进行180°-195°的摆动，摆动持续时间为6min-6.5min。需要说明的是，通过摆动角度的控制以及持续的时间，用于测量整个工件在需要振动的环境中其使用寿命，保证整个装置在使用过程中其耐用度，同时还可以根据不同的耐用度实现对产品的再次分类。需要强调的是，本申请所设定的180°-195°的摆动以及持续的6min-6.5min时间，是根据应用最多的材料制作的工件所预设的值，测试过程中，还可以根据其余少用材料进行相应的预设值的设置，同时提高工件适应高强度振动环境的应用。
两端旋转角度预先设定1.5°。需要说明的是，由于工件在实际使用过程中其收到扭转力的场景较少，且为了保证工件能够保持在正常的受拉压性能，故将旋转角度设置为1.5°，保证其具有优良受拉压能力的同时还能够具有相对较强的承载能力以及旋转能力。
两端旋转角度预先设定1.65°。需要说明的是，为了进一步检测工件的扭矩，将其旋转值预设为，在1.5°-1.65°之间能够有效的检测到工件的扭矩值且该值符合工件使用要求。通过本申请提供的测试方法能够在最短的时间内实现对工件性能的测定，同时还能够在最短的时间内将所有的工件或产品实现多组分类，保证能够对工件性能了解的同时还能针对性的找到生产过程中的不足，实现有针对性的调整生产参数。
本申请还提供一种测力装置，包括装置本体1，可拆卸连接在所述装置本体1内的功能箱2以及电连接在装置本体1内的测力数据显示中心3。需要说明的是，通过设置的装置本体1为工件提供测试环境，通过功能想实现对工件拉力、压力、旋转的操作，通过数据显示中心实现对使用者进行显示，供使用者了解测试进程以及测试结果。需要说明的是，可选的，功能项可以为圆柱状的箱体，该圆柱的轴线与工件的轴线相互平行，且在功能箱2内壁上间隔均匀的布满若干的加热头，通过加热头实现对整个攻坚的加热，同时为了能够对工件不同部位、不同受热情况进行测试，可以在工件两端不同的位置进行加热，也可以仅加热中间部位，也可以仅加热工件的一端，进而实现对工件不同部位的性能进行测试，对于工件仅一端或者仅一部分受热的环境中工作时，能够根据客户的需求实现有针对性的推荐，则能够根据使用环境推荐使用寿命相对较强的特殊性能的工件，解决现有技术中特殊环境下工件使用寿命较短的问题。
所述功能箱2内可拆卸连接有多组齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括第一传组，第二传动组以及被配置用于调节转向的换向传动组，其中所述第一传动组、第二传动组均与换向传动组啮合连接。需要说明的是，通过第一传组和第二传动组实现对工件两端卡爪的控制，使得工件两端的卡爪能够实现向相反方向转动的同时，还能够向相反的方向运动，进而实现对工件施加拉力、压力以及扭转力等作用力，保证测试的全方位进行。
所述数据显示中心3内设置有信号互联的测力数据的传感接收模块以及测力数据的显示读取模块，其中所述传感接收模块与所述显示读取模块被联合作用于测力数据的分析作业。需要说明的是，通过传感接收模块和显示读取模块联合工作实现对测量数据的分析、对比、显示，同时本申请提供的装置，还能够根据所分析得到的数据进行未来数据、未来性能的分析，通过工件尺寸、材料、制作工艺过程结合现有测量得到的数据，分析得到测量合格产品其在不同使用阶段所体现出的性能的变化，有效的判断工件的寿命参数，为不同需求的客户推荐以及提供不同的产品，保证产品的实用性以及应用的广泛性。
根据上述内容，本发明的技术方案与现有技术之间的测试数据对比，如表1所示：
表1 测试数据对比表
Figure 832847DEST_PATH_IMAGE001
由表1可知，本申请不仅能够有效且准确的测试得到工件的抗拉参数、抗压参数、扭矩参数，能够对大批量工件实现有针对性且有效的分类，同时能够有效地解决测试的成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向预应力工件的受力测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.将待测定工件放入测力装置中进行预施力加工固定，其中固定方式为两端夹紧固定；
步骤2.将已经固定好的待测工件进行温度为600℃-800℃的持续加热，加热过程中旋转待测工件；
步骤3.在旋转待测工件时，同时进行两端相对方向拉伸，拉伸持续时间2min-2.5min；
步骤4.测力装置进行数据读取，读取内容包括步骤3结束后的待测工件两端的旋转角度以及拉伸形变量，其中当两端的旋转角度一致且拉伸形变量相同时，则说明待测工件的应力以及扭矩大小合格，反之，则为废品；
步骤5.将测力装置中合格的工件进行二次旋转，此时旋转角度大于首次旋转角度且在旋转时进行两端相同方向挤压，挤压持续时间1.5min-2.4min；
步骤6.读取测力装置此时的数据，数据内容包括两端扭转角度以及两端形变大小，一致则认定合格，不一致则是为废品；
步骤7.重复上述步骤1-步骤6，直至测定结束，得到相关工件的受力情况。
2.根据权利要求1所述的一种面向预应力工件的受力测定方法，其特征在于，所述步骤1中固定过程具体为：将待测工件两端通过自定心卡爪进行紧固且两端施力相同。
3.根据权利要求1所述的一种面向预应力工件的受力测定方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将待测工件通过测力装置进行180°-195°的摆动，摆动持续时间为6min-6.5min。
4.根据权利要求1所述的一种面向预应力工件的受力测定方法，其特征在于，所述步骤4具体为：两端旋转角度预先设定1.5°。
5.根据权利要求1所述的一种面向预应力工件的受力测定方法，其特征在于，所述步骤5具体为：两端旋转角度预先设定1.65°。
6.一种测力装置，采用权利要求1所述测定方法，其特征在于，包括装置本体（1），可拆卸连接在所述装置本体（1）内的功能箱（2）以及电连接在装置本体（1）内的测力数据显示中心（3）。
7.根据权利要求6所述的一种测力装置，其特征在于，所述功能箱（2）内可拆卸连接有多组齿轮传动结构，所述齿轮传动结构包括第一传组，第二传动组以及被配置用于调节转向的换向传动组，其中所述第一传动组、第二传动组均与换向传动组啮合连接。
8.根据权利要求6所述的一种测力装置，其特征在于，所述数据显示中心（3）内设置有信号互联的测力数据的传感接收模块以及测力数据的显示读取模块，其中所述传感接收模块与所述显示读取模块被联合作用于测力数据的分析作业。
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