CN115993292B - 大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，试验装置包括：测试箱、样品架、测试夹具、充气模块和检测模块，测试箱内形成测试空间，测试箱上形成有样品插入口，样品架用于放置待测样品，样品架适于通过样品插入口插入至测试空间内，测试夹具设于测试箱且适于沿待测样品的外周边缘夹紧待测样品，待测样品适于与测试夹具之间限定出测试气腔，测试夹具上形成可供待测样品变形的避让空间以及与测试气腔连通的进气孔，充气模块与进气孔连通，检测模块用于检测待测样品的变形参数。根据本发明的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，测试安全性以及测试精度高，且使用难度低。

Description

大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置

技术领域

本发明涉及材料弹性检测技术领域，尤其是涉及一种大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置。

背景技术

在相关技术中，橡胶凭借承受挤压变形后可以迅速复原的特征以及良好的物理力学性能和化学稳定性被广泛应用，如汽车中为减少振动传递或摩擦噪声使用的橡胶缓冲件、橡胶轮胎以及密封条等等，因此，如何准确地测试橡胶材料的应变性能至关重要，但是相关技术中的测试装置的结构复杂，操作难度大，同时在橡胶的极限变形测试过程中橡胶破裂时伴有冲击操作人员的安全风险。

发明内容

本发明提出了一种大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，所述大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置具有使用安全性高、测试精度高且使用难度低的优点。

根据本发明第一方面实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，包括：测试箱，所述测试箱内形成测试空间，所述测试箱上形成有样品插入口；样品架，所述样品架用于放置待测样品，所述样品架适于通过所述样品插入口插入至所述测试空间内；测试夹具，所述测试夹具设于所述测试箱且适于沿所述待测样品的外周边缘夹紧所述待测样品，所述待测样品适于与所述测试夹具之间限定出测试气腔，所述测试夹具上形成可供所述待测样品变形的避让空间以及与所述测试气腔连通的进气孔；充气模块，所述充气模块与所述进气孔连通；检测模块，所述检测模块用于检测所述待测样品的变形参数。

根据本发明第一方面实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，样品架通过样品插入口插入测试空间放置待测样品，在保证待测样品可以在测试空间内进行拉伸测试的同时，利于降低待测样品的放置难度，利于提升试验装置的安全性、测试精度，且使用难度低，此外，通过测试夹具可以沿外周边缘均匀夹紧待测样品，同时通过向测试气腔内充气可以实现待测样品的等双轴测试，并可以准确地测试处待测样品的极限破坏应变，利于提升试验装置的测试精度。

根据本发明的一些实施例，所述测试夹具包括第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和所述第二夹持件朝向互相靠近或远离的方向可移动，所述待测样品适于放置于所述第一夹持件与第二夹持件之间，所述第一夹持件和所述第二夹持件适于沿外周边缘夹紧所述待测样品，所述第一夹持件上形成所述避让空间，所述进气孔设于所述第二夹持件上且所述待测样品适于与所述第二夹持件之间限定出所述测试气腔。

根据本发明的一些实施例，所述样品架上形成与所述避让空间相对的配合孔，所述待测样品适于盖设于所述配合孔且位于所述第二夹持件与所述样品架之间。

根据本发明的一些实施例，所述第一夹持件固定于所述测试箱，所述试验装置还包括调节件，所述测试箱上形成与测试空间连通的调节过孔，所述调节件穿设于所述调节过孔，所述调节过孔的内周壁形成内螺纹，所述调节件上形成与所述内螺纹配合的外螺纹，所述调节件的伸入端与所述第二夹持件相连。

根据本发明的一些实施例，所述充气模块包括：储气瓶，所述储气瓶适于存放高压气体；充气阀，所述充气阀与所述储气瓶连通，所述充气阀上形成多个出气口，多个出气口均与所述进气孔连通，多个所述出气口的通断相互独立。

根据本发明的一些实施例，多个所述出气口的口径不同。

根据本发明的一些实施例，所述测试夹具上还形成与所述测试气腔连通的排气孔，所述试验装置还包括控制所述排气孔通断的排气阀。

根据本发明的一些实施例，所述试验装置还包括排气风机，所述排气风机与所述排气孔连通。

根据本发明的一些实施例，所述测试箱上形成观察窗，所述检测模块位于所述测试箱外侧，所述检测模块通过所述观察窗检测所述待测样品。

根据本发明的一些实施例，所述试验装置还包括控制主机，所述充气模块和所述检测模块均与所述控制主机电连接，所述控制主机根据所述待测样品的应变控制所述充气模块的进气量。

根据本发明的一些实施例，所述试验装置还包括：压力传感器，所述压力传感器设于所述测试气腔内用于检测所述测试气腔内的气压，所述变形参数至少包括所述待测样品的应变和所述待测样品的半径，根据

，

计算待测样品的应力；其中，为应力，P为测试气腔内的气压，R为待测样品的半径，/>为待测样品的伸长比，/>=待测样品应变+1，/>为待测样品的初始厚度。

根据本发明的一些实施例，所述待测样品上设有至少四个沿左右方向间隔排布的检测点，所述检测模块还用于获取任意三个检测点构成的三角形的三条边长a、b、c，根据：

，

计算每个三角形外接圆的半径，并对所有得到的半径取平均值得到待测样品的半径。

根据本发明的一些实施例，所述检测模块还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述测试气腔内用于检测所述测试气腔内的温度，以通过所述测试气腔内的温度修正所述测试气腔内的气压。

根据本发明的一些实施例，所述样品架上形成限位凸起，所述限位凸起适于与所述样品插入口的外周边沿抵接；和/或，所述测试箱包括：箱体和箱盖，所述箱体形成开口，所述箱盖可拆卸地设于所述开口，所述测试夹具设于所述箱盖，所述箱盖与所述箱体共同限定出所述测试空间。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的爆炸图；

图2是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的样品架插入测试箱的示意图；

图3是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的样品架插入测试箱前的示意图；

图4是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的俯视图；

图5是图4中沿A-A的剖视图；

图6是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的待测样品未变形时的示意图；

图7是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的待测样品受力膨胀的示意图；

图8是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的测试箱、夹具和样品架的示意图；

图9是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的测试夹具和箱盖的侧视图；

图10是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的测试夹具和箱盖的示意图；

图11是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的局部爆炸图；

图12是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的另一个视角的示意图；

图13是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的箱盖的主视图；

图14是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的调节件的示意图；

图15是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的第二夹持件的主视图；

图16是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的第二夹持件背侧的示意图；

图17是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的第一夹持件的示意图；

图18是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的充气阀设有出气口一侧的示意图；

图19是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的充气阀设有进气口一侧的示意图；

图20是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的待测样品、反光片和检测点的示意图；

图21是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的其中三个检测点构成三角形的示意图；

图22是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的待测样品膨胀后的截面图；

图23是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置的样品架的示意图；

图24是根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置箱体和放置悬臂架的示意图。

附图标记：

试验装置100；

测试箱1；箱体1a；箱盖1b；测试空间11；样品插入口12；调节过孔13；观察窗14；

样品架2；配合孔21；限位凸起22；

测试夹具3；测试气腔31；避让空间32；进气孔33；排气孔34；第一夹持件35；倒角351；刻度槽352；第二夹持件36；装配孔361；防滑线362；限位孔363；连接柱37；限位柱38；

充气阀4；出气口41；进气口42；

检测模块5；

调节件6；第一配合部61；第二配合部62；

进气管7；放置悬臂架8；

待测样品200；反光条210；检测点220。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

下面参考附图描述根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置100。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的试验装置100，包括：测试箱1、样品架2、测试夹具3、充气模块（图未示出）和检测模块5。其中，测试箱1内形成测试空间11，测试箱1上形成有样品插入口12，样品架2用于放置待测样品200，样品架2适于通过样品插入口12插入至测试空间11内。也就是说，在待测样品200的测试过程中，可以先将待测样品200放置在样品架2上，样品架2通过样品插入口12插入测试空间11内时可以将待测样品200放置在测试空间11内，通过样品架2可以较好地降低待测样品200放入测试空间11内的难度。

由此，待测样品200在测试空间11内进行拉伸测试，测试箱1可以较好地形成物理隔断，从而可以较好地避免弹性体测试时破裂冲击操作人员的安全风险，利于提升试验装置100的使用安全性。此外，测试箱1可以为待测样品200营造较为封闭的测试空间11，从而通过测试箱1可以较好地避免外部环境对待测样品200的测试过程产生干扰，即提升待测样品200拉伸测试过程的抗干扰能力，利于提升试验装置100的测试精度，并且，相对独立的测试空间11的内部环境的调试难度低，如测试空间11的空间相对较小便于进行温度、湿度等环境因素的设定，利于降低试验装置100的使用难度。其中，弹性件为聚合物弹性体如橡胶等等。

进一步地，如图5-图7所示，测试夹具3设于测试箱1且适于沿待测样品200的外周边缘夹紧待测样品200，待测样品200适于与测试夹具3之间限定出测试气腔31，测试夹具3上形成可供待测样品200变形的避让空间32以及与测试气腔31连通的进气孔33，充气模块与进气孔33连通，检测模块5用于检测待测样品200的变形参数。

也就是说，避让空间32可以较好地容纳待测样品200测试过程中膨胀的部分，从而防止待测样品200与测试夹具3发生干涉，避让空间32和测试气腔31分别位于待测样品200轴向的相对两侧，充气模块通过可以进气孔33向测试气腔31内注入气体，随着测试气腔31内的气压不断增长可以推动待测样品200产生弹性形变朝向避让空间32内膨胀，在待测样品200产生弹性形变的过程中，通过检测模块5可以检测待测样品200的应变、应力、变形后的半径等变形参数，使得试验装置100可以输出上述变形参数便于操作人员获取准确的测试数据。此外，由于测试夹具3夹紧待测样品200的外周边缘，即通过测试夹具3可以沿圆周方向对待测样品200进行均匀夹持，同时测试气腔31内的压力较为均匀，从而使得作用于待测样品200上的应力均匀分布，便于实现待测样品200的等双轴加载应变测试，同时可以较好地避免待测样品200上局部应力集中，如可以避免待测样品200在未达到极限破坏应变前待测样品200的外周边缘提前破裂的情况发生，从而可以准确地测试出待测样品200的极限破坏应变，利于提升试验装置100的测试精度。

根据本发明实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置100，样品架2通过样品插入口12插入测试空间11放置待测样品200，在保证待测样品200可以在测试空间11内进行拉伸测试的同时，利于降低待测样品200的放置难度，利于提升试验装置100的安全性、测试精度，且使用难度低，此外，通过测试夹具3可以沿外周边缘均匀夹紧待测样品200，同时通过向测试气腔31内充气可以实现待测样品200的等双轴测试，并可以准确地测试处待测样品200的极限破坏应变，利于提升试验装置100的测试精度。

根据本发明的一些实施例，如图8-图11所示，测试夹具3包括第一夹持件35和第二夹持件36，第一夹持件35和第二夹持件36朝向互相靠近或远离的方向可移动，待测样品200适于放置于第一夹持件35与第二夹持件36之间，第一夹持件35和第二夹持件36适于沿外周边缘夹紧待测样品200，第一夹持件35上形成避让空间32，进气孔33设于第二夹持件36上且待测样品200适于与第二夹持件36之间限定出测试气腔31。

也就是说，在放入待测样品200前，可以通过控制第一夹持件35和第二夹持件36朝向互相远离的方向移动以增大第一夹持件35和第二夹持件36之间的距离，从而可以较好地降低待测样品200放入第一夹持件35和第二夹持件36之间的难度。在待测样品200通过样品架2放置于第一夹持件35和第二夹持件36之间后，可以通过控制第一夹持件35和第二夹持件36朝向互相靠近的方向移动，直至第一夹持件35和第二夹持件36可以牢固紧密地夹紧待测样品200，完成待测样品200的固定，而后可以通过充气模块经由进气孔33向测试气腔31内注入气体，推动待测样品200朝向第一夹持件35的避让空间32内膨胀变形，通过检测模块5检测待测样品200的变形参数，以得出待测样品200的应变能力。

根据本发明的一些可选实施例，如图1和图11所示，样品架2上形成与避让空间32相对的配合孔21，待测样品200适于盖设于配合孔21且位于第二夹持件36与样品架2之间。也就是说，样品架2插入样品插入口12内后，样品架2上至少形成配合孔21的部分位于第一夹持件35和第二夹持件36之间，在第一夹持件35和第二夹持件36互相靠近时，第一夹持件35和第二夹持件36之间的夹紧力可以较好地将待测样品200夹紧在第二夹持件36和样品架2之间，通过进气孔33进入测试气腔31内的气体推动待测样品200朝向配合孔21和避让空间32内变形，即在保证第二夹持件36可以与样品架2配合从圆周方向上均匀夹持待测样品200的同时，防止样品架2阻挡待测样品200变形，以保证拉伸测试的稳定进行。在一个具体示例中，如图17和图23所示，避让空间32形成为在第一夹持件35上的圆形通孔，配合孔21为圆形通孔，避让空间32与配合孔21同轴设置。

根据本发明的一些可选实施例，如图11-图13所示，第一夹持件35固定于测试箱1，试验装置100还包括调节件6，测试箱1上形成与测试空间11连通的调节过孔13，调节件6穿设于调节过孔13，调节过孔13内周壁形成内螺纹，调节螺栓上形成与内螺纹配合的外螺纹，调节件6的伸入端与第二夹持件36相连，其中，这里的伸入端指的是调节件6伸入测试空间11内的一端。也就是说，通过驱动调节件6在调节过孔13内转动可以实现调节件6沿调节过孔13轴向的移动，从而通过调节件6带动第二夹持件36沿调节过孔13的轴向移动靠近或远离第一夹持件35，进而实现第一夹持件35和第二夹持件36之间距离的调节以夹紧或松开待测样品200。由此，使得测试夹具3的驱动机构简单，从而可以较好地降低测试夹具3的操作难度，并利于提升试验装置100的稳定性和可靠性，同时，使得操作人员可以从测试空间11外部转动调节件6的另一端（远离伸入端的另一端）以夹紧或松开待测样品200，布局合理。

在一个具体示例中，调节件6的另一端伸出测试箱1，调节件6的伸入端与第二夹持件36转动连接。需要说明的是，这里仅是对调节件6与第二夹持件36其中一种连接方式的说明，并非对调节件6与第二夹持件36连接方式的限定，在另一具体示例中，如图14-图16所示，第二夹持件36上形成装配孔361，装配孔361的内周壁上形成内螺纹，调节件6包括第一配合部61和第二配合部62，第二配合部62设于第一配合部61朝向测试空间11内的一端，第一配合部61穿设于调节过孔13且与调节过孔13通过螺纹结构配合，第二配合部62穿设于装配孔361内且与装配孔361通过螺纹结构配合，第一配合部61和第二配合部62上的外螺纹走向相反，第二配合部62的直径小于第一配合部61的直径。

根据本发明的一些实施例，如图18和图19所示，充气模块包括：储气瓶（图未示出）和充气阀4，储气瓶适于存放高压气体，充气阀4与储气瓶连通，如充气阀4上形成与储气瓶连通的进气口42，充气阀4上形成多个出气口41，多个出气口41均与进气孔33连通，多个出气口41的通断相互独立。也就是说，储气瓶可以通过充气阀4中打开的出气口41以及进气孔33与测试气腔31连通，从而将储气瓶内存放的高压气体注入测试气腔31内进行充气膨胀测试，因此可以选择开启或关闭其中一个或多个出气口41。其中。同时开启的出气口41的数量越多，则单位时间内进入测试气腔31内的气体量越大，反之，同时开启的出气口41的数量越少，则单位时间内进入测试气腔31内的气体量越小。其中可以理解的是，测试气腔31内的气体量越多，测试气腔31内的气压越高，待测样品200的膨胀幅度越大，因此，当待测样品200所需要的气压较大时，可以同时开启多个出气口41以提升充气模块向测试气腔31注入的空气量，反之，当待测样品200所需要的气压较小时，可以仅开启其中一个出气口41。由此，可以根据待测样品200的充气压力需求灵活地控制多个出气口41的通断，以提升试验装置100的适用范围。

具体地，在进行待测样品200的拉伸测试前，可以先检测待测样品200的硬度，并根据待测样品200的硬度选择多个出气口41的通断，其中，待测样品200的硬度与充气阀4单位时间所能提供的气体量呈正比，因此，待测样品200的硬度越大，则需要同时开启的出气口41的数量越多，反之，待测样品200的硬度越小，则需要同时开启的出气口41的数量越少，从而保证充气模块可以适配不同硬度的待测样品200。由此，使得试验装置100可以灵活地适用于多种硬度不同的待测样品200的拉伸测试，利于提升试验装置100的适用范围和测试精度。

进一步地，多个出气口41的口径不同。也就是说，储气瓶单位时间单独通过每个出气口41向测试气腔31内的注入的气体量不同，出气口41的孔径与单位时间内的气体通过量呈正比。因此，待测样品200所需要的气压较大时，可以开启口径较大的出气口41，待测样品200所需要的气压较小时，可以开启口径较小的出气口41等等。此外，当开启口径较大的出气口41无法满足待测样品200的气压需求时，可以根据气压需求同时开启其他出气口41，以进一步增大充气模块向测试气腔31注入的气体量。由此，可以提升充气模块所能提供充气压力的范围，利于进一步提升充气阀4的使用灵活性。在一个具体示例中，出气口41设有三个，三个出气口41分别为大通道出气口41、中通道出气口41和小通道出气口41。

根据本发明的一些实施例，如图15和图16所示，测试夹具3上还形成与测试气腔31连通的排气孔34，试验装置100还包括控制排气孔34通断的排气阀。也就是说，当排气阀打开时，气体可以通过排气孔34排出测试气腔31。其中，随着气体不断排出测试气腔31，测试气腔31内的气压随之降低，待测样品200的膨胀幅度随之减小。因此，可以通过开启充气模块加载作用于待测样品200上的应力，可以通过打开排气阀卸载作用于待测样品200上的应力，从而使得拉伸检测装置可以根据待测样品200的测试需求灵活地打开或关闭充气模块和排气阀。

具体地，在进行待测样品200的极限破坏应变的测试时，可以通过打开充气模块，充气模块持续向测试气腔31内注入气体直至待测样品200破裂；在进行待测样品200的疲劳测试时，可以先通过充气模块向测试气腔31内注入气体使得待测样品200发生膨胀变形，而后关闭充气模块并打开排气阀排出测试气腔31内的气体使得待测样品200形状复原，并重复上述过程数次以检测待测样品200在膨胀和复原之间频繁切换的疲劳性能。

进一步地，试验装置100还包括排气风机，排气风机与排气孔34连通。由此，通过排气风机可以较好地提升测试气腔31的排气效率，利于提升拉伸测试效率。

根据本发明的一些可选实施例，如图1和图2所示，测试箱1上形成观察窗14，检测模块5位于测试箱1外侧，检测模块5通过观察窗14检测待测样品200。也就是说，检测模块5和待测样品200分别位于观察窗14的内外两侧且相对设置，通过设置观察窗14可以在将待测样品200和检测模块5分别设置在测试箱1内外两侧的同时，满足检测模块5的观测需求，从而通过测试箱1可以形成物理隔断防止待测样品200破裂冲击检测模块5产生损伤，进而可以较好地保证检测模块5的安全性。在一个具体示例中，观察窗14为透明件，在满足检测模块5的观测需求的同时利于提升测试空间11的封闭性。

根据本发明的一些实施例，试验装置100还包括控制主机，充气模块和检测模块5均与控制主机电连接，控制主机根据待测样品200的应变控制充气模块的进气量。由此，可以较好地实现试验装置100的闭环控制，利于提升试验装置100的自动化水平。具体地，如通过检测模块5可以检测待测样品200的应变，可以通过控制主机预先设定待测样品200的目标应变，而后将待测样品200固定在测试夹具3上进行拉伸测试，在此过程中，通过检测模块5实时检测待测样品200的当前应变，并将当前应变与预设应变进行比对并将结果发送至控制主机，在当前应变小于预设应变时，控制充气模块继续向待测样品200内充气直至待测样品200膨胀至预设应变，利于提升待测样品200的测试精度。

根据本发明的一些实施例，试验装置100还包括：压力传感器，压力传感器设于测试气腔31内用于检测测试气腔31内的气压，变形参数至少包括待测样品200的应变和待测样品200的半径。即，通过检测模块5至少可以检测待测样品200的应变和待测样品200膨胀后形成球形时的半径，根据公式：可以计算待测样品200的应力；其中，/>为应力，P为测试气腔31内的气压，R为待测样品200的半径，/>为待测样品200的伸长比，/>=待测样品200应变+1，/>为待测样品200的初始厚度。由此，可以通过汇总应力和应变的关系，输出待测样品200的应力与应变的关系曲线，以便于操作人员获取待测样品200的弹性性能。此外，设于测试气腔31内的压力传感器可以较好地避免受到外部干扰，利于提升压力传感器的可靠性和精度。

具体地，如图22所示，待测样品200膨胀变形后，中心位置形成为球形的一部分，因此，待测样品200在上下方向上且过待测样品200中心的截面呈圆弧形，即通过平行于左右方向且过待测样品200中心的平面对待测样品200进行截取，根据圆形截面的压力与弹力平衡关系：Tsinθ×2πRsinθ=P×π（Rsinθ）²，其中θ为截面边缘与待测样品200中心轴线之间的夹角，可以得到待测样品200截面弹力为，其中应力/>与截面厚度t之间的关系为：，从而可以得出/>，根据待测样品200体积不变假设，截面变形厚度与伸长比/>以及待测样品的初始厚度/>关系为/>，其中，待测样品的初始厚度/>可以在待测样品200检测前进行测量，并同硬度一起输入控制主机中，便于后续调用，结合上述公式可以得到，/>。

在一个具体示例中，如图6、图7和图20所示，检测模块5为激光引伸仪，在待测样品200放入测试箱1前，在邻近待测样品200中心的区域上设置对称的两个反光条210，通过激光引伸仪可以获取反光条210的位移变化量，其中可以理解的是，反光条210随着待测样品200同步变形，从而可以得到待测样品200的应变，即，通过激光引伸仪和反光条210的配合实现待测样品200的应变的检测。

根据本发明的一些实施例，如图20和图21所示，待测样品200上设有至少四个沿左右方向间隔排布的检测点220，检测模块5还用于获取任意三个检测点220构成的三角形的三条边长a、b、c，根据：，计算每个三角形外接圆的半径，并对所有得到的半径取平均值得到待测样品200的半径。为便于理解，以设置四个检测点220为例进行说明，四个检测点220位于同一直线上，且四个检测点220所在直线过待测样品200的中心且平行于左右方向，其中任意三个点可以构成一个三角形，因此，四个检测点220一共可以构成四个三角形，通过检测模块5可以分别获取四个三角形的三条边长，可以分别计算出四个三角形的外接圆的半径，进一步通过对得到的四个半径取平均值得到待测样品200的半径。

在一个具体示例中，如图21所示，检测模块5可以检测任意两个检测点220在参考面上的投影之间的直线距离，参考面垂直于待测样品200的轴向，如图21中所示的l1和l2，以及所有检测点220与检测模块5在待测样品200轴向上的直线距离，如图21中所示的h1、h2和h3，其中，，/>，/>，即得到三角形三条边长，并可以通过/>，得到该三角形外接圆的半径。

进一步地，检测模块5还包括温度传感器，温度传感器设于测试气腔31内用于检测测试气腔31内的温度，以通过测试气腔31内的温度修正测试气腔31内的气压。其中可以理解的是，测试气腔31内的温度对测试气腔31内的气压具有一定影响，因此，通过获取测试气腔31内的温度修正测试气腔31内的气压，可以更准确地获得测试气腔31内的气压数值。由此，利于提升待测样品200拉伸测试结果的准确性。

根据本发明的一些实施例，如图2和图23所示，样品架2上形成限位凸起22，限位凸起22适于与样品插入口12的外周边沿抵接。也就是说，通过限位凸起22可以将样品架2卡在样品插入口12的外周边沿上。由此，通过限位凸起22可以较好地防止样品架2完全滑入测试箱1内，即，限制样品架2的插入深度，同时可以较好地降低待测样品200与测试夹具3之间的定位难度，如当限位凸起22与样品插入口12的外周边沿抵接时，样品架2的插入深度使得待测样品200刚好位于测试夹具3的夹持位置，利于降低试验装置100的使用难度。

根据本发明的一些实施例，如图8、图13和图24所示，测试箱1包括：箱体1a和箱盖1b，箱体1a形成开口，箱盖1b可拆卸地设于开口，测试夹具3设于箱盖1b，箱盖1b与箱体1a共同限定出测试空间11。因此，在待测样品200开始测试前，可以通过箱盖1b关闭开口，以通过箱体1a和箱盖1b形成封闭的测试空间11，利于提升试验装置100的安全性，而在待测样品200测试完成后，可以将箱盖1b从箱体1a上拆下，进行测试空间11内部的清理如破裂的待测样品200，同时便于对测试夹具3或其他位于测试空间11内的结构进行检查维护。

下面参考图1-图24描述根据本发明具体实施例的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置100。值得理解的是，下述描述只是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

试验装置100包括测试箱1、样品架2、测试夹具3、充气模块、检测模块5和调节件6。

其中，测试箱1包括箱体1a和箱盖1b，箱体1a形成朝向后侧的开口，箱盖1b可拆卸地设于开口处，箱盖1b与箱体1a之间通过螺栓相连且箱体1a与箱盖1b之间限定出测试空间11。箱体1a的上表面上形成连通测试空间11的样品插入口12，样品插入口12呈左右方向延伸的长条状，样品架2呈上下方向延伸的板状，样品架2的下端形成为圆弧状，样品架2的左右两侧均形成有限位凸起22，位于限位凸起22下侧的样品架2与样品插入口12在左右方向上的尺寸相同，样品架2前后方向上的厚度与样品插入口12在前后方向上尺寸相同，限位凸起22搭接在样品插入口12左右两侧外边沿上。

测试夹具3设置在箱盖1b的内壁上且位于测试空间11内，测试夹具3包括第一夹持件35、第二夹持件36、连接柱37和限位柱38，第一夹持件35大致呈方形，第一夹持件35的四个边角分别通过连接柱37与箱盖1b的内壁固定连接，第一夹持件35上形成圆形通孔状的避让空间32，样品架2上形成与避让空间32相对且同轴的配合孔21，避让空间32的前端外周边沿形成倒角351，倒角351上形成有沿避让空间32周向排布的多个刻度槽352；第二夹持件36位于第一夹持件35和箱盖1b之间，第二夹持件36呈圆柱状，第二夹持件36的前侧壁上形成环状的防滑线362，防滑线362包括沿第二夹持件36径向间隔排布的两个，防滑线362的径向内侧设有温度传感器和压力传感器，第二夹持件36靠近中心轴线的位置形成沿前后方向贯穿的进气孔33和排气孔34，进气孔33和排气孔34对称设置，第二夹持件36的后侧壁上形成限位孔363，限位柱38设于箱盖1b且沿前后方向延伸，限位柱38穿设于限位孔363内。此外，箱盖1b上还形成调节过孔13，调节件6形成为螺栓结构，调节件6包括第一配合部61和第二配合部62，第二配合部62设于第一配合部61的前端，第一配合部61穿设于调节过孔13且与调节过孔13螺纹配合，第二夹持件36上还形成装配孔361，第二配合部62穿设于装配孔361且与装配孔361螺纹配合，第一配合部61上形成正螺纹，第二配合部62上形成反螺纹。

充气模块包括储气瓶和充气阀4，充气阀4上形成出气口41和进气口42，进气口42与储气瓶相连，出气口41设有三个，三个出气口41的口径不同，三个出气口41均通过进气管7与进气孔33连通。

检测模块5设于测试箱1前侧，试验装置100还包括放置悬臂架8，放置悬臂架8固定在测试箱1的前侧壁上，检测模块5设于放置悬臂架8上，测试箱1的前侧壁上形成观察窗14，检测模块5通过观察窗14观测位于测试空间11内的待测样品200。

具体地，将待测样品200贴在配合孔21的后端，并在待测样品200邻近中心的位置设置上下对称的两个反光条210和左右对称的四个检测点220，将样品架2通过样品插入孔12插入测试箱1内，通过限位凸起22限制样品架2的插入深度，配合孔21与避让空间32相对且同轴，通过旋动调节件6驱动第二夹持件36向前移动，直至第一夹持件35与第二夹持件36夹紧样品架2和待测样品200，此时样品架2和第二夹持件36可以沿圆周方向夹持待测样品200，通过防滑线362可以进一步增强待测样品200与第二夹持件36之间的密封效果，而后通过充气模块向测试气腔31内注入气体，通过检测模块5检测待测样品200的变形参数，以得到待测样品200的应变数据。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，包括：

测试箱，所述测试箱内形成测试空间，所述测试箱上形成有样品插入口；

样品架，所述样品架用于放置待测样品，所述样品架适于通过所述样品插入口插入至所述测试空间内；

测试夹具，所述测试夹具设于所述测试箱且适于沿所述待测样品的外周边缘夹紧放置于所述样品架上的所述待测样品，所述待测样品适于与所述测试夹具之间限定出测试气腔，所述测试夹具上形成可供所述待测样品变形的避让空间以及与所述测试气腔连通的进气孔；

充气模块，所述充气模块与所述进气孔连通，所述充气模块根据所述待测样品的硬度控制进气量；

检测模块，所述检测模块用于检测所述待测样品的变形参数；

压力传感器，所述压力传感器设于所述测试气腔内用于检测所述测试气腔内的气压，所述变形参数至少包括所述待测样品的应变和所述待测样品的半径，根据

，

计算待测样品的应力；其中，为应力，P为测试气腔内的气压，R为待测样品的半径，/>为待测样品的伸长比，/>=待测样品应变+1，/>为待测样品的初始厚度；

所述待测样品上设有至少四个沿左右方向间隔排布的检测点，所述检测模块还用于获取任意三个检测点构成的三角形的三条边长a、b、c，根据：

，

计算每个三角形外接圆的半径，并对所有得到的半径取平均值得到待测样品的半径。

2.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述测试夹具包括第一夹持件和第二夹持件，所述第一夹持件和所述第二夹持件朝向互相靠近或远离的方向可移动，所述待测样品适于放置于所述第一夹持件与第二夹持件之间，所述第一夹持件和所述第二夹持件适于沿外周边缘夹紧所述待测样品，所述第一夹持件上形成所述避让空间，所述进气孔设于所述第二夹持件上且所述待测样品适于与所述第二夹持件之间限定出所述测试气腔。

3.根据权利要求2所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述样品架上形成与所述避让空间相对的配合孔，所述待测样品适于盖设于所述配合孔且位于所述第二夹持件与所述样品架之间。

4.根据权利要求2所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述第一夹持件固定于所述测试箱，所述试验装置还包括调节件，所述测试箱上形成与测试空间连通的调节过孔，所述调节件穿设于所述调节过孔，所述调节过孔的内周壁形成内螺纹，所述调节件上形成与所述内螺纹配合的外螺纹，所述调节件的伸入端与所述第二夹持件相连。

5.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述充气模块包括：

储气瓶，所述储气瓶适于存放高压气体；

充气阀，所述充气阀与所述储气瓶连通，所述充气阀上形成多个出气口，多个出气口均与所述进气孔连通，多个所述出气口的通断相互独立。

6.根据权利要求5所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，多个所述出气口的口径不同。

7.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述测试夹具上还形成与所述测试气腔连通的排气孔，所述试验装置还包括控制所述排气孔通断的排气阀。

8.根据权利要求7所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，还包括排气风机，所述排气风机与所述排气孔连通。

9.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述测试箱上形成观察窗，所述检测模块位于所述测试箱外侧，所述检测模块通过所述观察窗检测所述待测样品。

10.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，还包括控制主机，所述充气模块和所述检测模块均与所述控制主机电连接，所述控制主机根据所述待测样品的应变控制所述充气模块的进气量。

11.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述检测模块还包括温度传感器，所述温度传感器设于所述测试气腔内用于检测所述测试气腔内的温度，以通过所述测试气腔内的温度修正所述测试气腔内的气压。

12.根据权利要求1所述的大变形弹性体材料等双轴变形力学试验装置，其特征在于，所述样品架上形成限位凸起，所述限位凸起适于与所述样品插入口的外周边沿抵接；和/或，所述测试箱包括：箱体和箱盖，所述箱体形成开口，所述箱盖可拆卸地设于所述开口，所述测试夹具设于所述箱盖，所述箱盖与所述箱体共同限定出所述测试空间。