CN1815169A - 一种台式小型双轴机械加载装置 - Google Patents

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Abstract

一种台式小型双轴机械加载装置，涉及一种对各向异性材料施加双向载荷的机械加载装置。该装置包括组合框架和加载传动系统，所述的加载传动系统包括水平方向加载装置和竖直方向加载装置，可以分别在水平方向和竖直方向加载。该装置利用内部和中间悬浮框架的自平衡反馈系统在十字形试件中间实现均匀的双向载荷场，避免了实验过程中出现试件的中心偏离和重新回到加载装置中心的波动过程，从而获得材料在双向载荷场的作用下真正的物理力学特性；并且降低了对传感装置一致性的要求和对试件夹持调整的难度，提高了工作效率。本发明具有小型化的特点，加工简单方便，成本低廉，容易实现。

Description

一种台式小型双轴机械加载装置
技术领域
本发明涉及一种实验加载设备，特别涉及一种对各向异性材料施加双向载荷的机械加载装置，属于工程材料、物理性能、结构形变及力学实验技术领域。
背景技术
对于各向异性材料，一般的单向拉伸实验已经不能真实的反映材料的物理力学性能，需要研究材料在相互垂直的两个方向上同时受到均匀的载荷场时的力学行为，所得到的双轴向物理性能对于材料的处理和应用以及新材料的研制有重要的意义。
目前，从双向载荷场的实现来看，主要有两种方法。一种是通过薄壁筒的拉扭联合加载在材料内部造成双向应力场。Sittner等(Metallurgical and Materials Transactions A，1995，26A，2913)就是采用这种方法研究了CuAlZn多晶在拉扭联合作用下的行为。这种方法比较简便，但是加载的路径受到限制，并且是近似的双向应力场。对于各向异性材料，无法采用这种方法。另一种方法是直接实现双向应力场。具有反馈功能的多轴加载实验机可以实现双轴加载，但是其造价太高，而且一般的大型多轴加载实验机对于尺寸很小的形状记忆合金试样使用起来也不太方便。
Boehler等(Experimental Mechanics，1994，3，1)提出了一种螺旋加载装置，如图1所示。其基本思想是通过四个步进电机带动螺杆旋转，实现力的加卸载。两台水平步进电机控制水平方向的运动，两台竖直步进电机控制竖直方向的运动。四台步进电机之间分别有伺服控制并有四个相应的测力机构分别与四个螺杆相连。水平和竖直方向的加载相互独立。如果在加载过程中试件的中心偏离了加载装置的中心，则每对测力装置给出的数值将出现差异，例如水平方向受力不同，则表明有横向附加力通过两个螺杆施加给了试件。如果左边受力大于右边受力力，则反馈系统通过减慢左边步进电机的加载速率，提高右边步进电机的加载速率来使试件的中心重新回到加载装置的中心。这种反馈系统的自动调节可以保证试件始终处于纯双拉状态。
但为了保证试件始终处于纯双拉状态，对于传感装置的反馈系统的灵敏度，性能一致性和步进电机加载速率有很高的要求，而且由于信号反馈与加载速率的调整之间必然存在时间误差，使得整个实验过程中容易出现试件的中心偏离和重新回到加载装置的中心的波动过程，这也增加了试件的夹持调整难度。
发明内容
本发明的目的提供一种台式小型双轴机械加载装置，利用自平衡反馈方法来实现双向载荷场，保证试件始终处于纯双拉的状态，以保证获得材料在双向载荷场的作用下真正的物理力学特性。
本发明的技术方案如下：
一种台式小型双轴机械加载装置，其特征在于：该装置包括组合框架和加载传动系统；所述的组合框架包括主框架、中间悬浮框架和内部悬浮框架；所述的主框架的上侧和左右两侧开有长条形穿口，所述的中间悬浮框架的上下两侧开有长条形穿口，左右两侧开有圆形通孔，所述的内部悬浮框架的左右两侧开有长条形穿口，上下两侧开有圆形通孔；所述的加载传动系统包括水平方向加载装置和竖直方向加载装置，所述的水平方向加载装置包括水平承载轴，与该承载轴在同一轴线上的水平传动轴，设置在该传动轴上的水平加载轮以及安装在该传动轴上的水平方向力传感器；所述的竖直方向加载装置包括竖直承载轴，与该承载轴在同一轴线上的竖直传动轴，设置在该传动轴上的竖直加载轮以及安装在该传动轴上的竖直方向力传感器；所述的中间悬浮框架通过两套固定在主框架上的滑轮组和绳线与配重砝码连接；所述的内部悬浮框架通过两条绳线与主框架连接。在所述的水平传动轴和竖直传动轴上装有伺服电机。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：该装置由于采用了自平衡反馈方法，避免了实验过程中出现试件的中心偏离和重新回到加载装置中心的波动过程，从而获得材料在双向载荷场的作用下真正的物理力学特性；并且降低了对传感装置一致性的要求和对试件夹持调整的难度，提高了工作效率。本发明具有小型化的特点，加工简单方便，成本低廉，容易实现。
附图说明
图1是现有技术的螺旋加载示意图。
图2是本发明提供的双轴机械加载装置结构示意图。
图3是内部悬浮框架的自动反馈调节示意图。
图4是中间悬浮框架的自动反馈调节示意图。
图5是采用本发明完成的应力应变关系实验曲线。
图中：1-主框架；2-中间悬浮框架；3-内部悬浮框架；4-水平加载轮；5-竖直加载轮；6-配重砝码；7-水平方向力传感器；8-竖直方向力传感器；9-十字形试件；10-水平传动轴；11-竖直传动轴；12-滑轮组；13-水平承载轴；14-竖直承载轴；15-长条形穿口；16-圆形通孔；17-伺服电机。
具体实施方式
图2为本发明提供的一种台式小型双轴机械加载装置，该装置包括组合框架和加载传动系统；所述的组合框架包括主框架1、中间悬浮框架2和内部悬浮框架3；所述的主框架的上侧和左右两侧开有长条形穿口15，所述的中间悬浮框架的上下两侧开有长条形穿口15，左右两侧开有圆形通孔16，所述的内部悬浮框架的左右两侧开有长条形穿口15，上下两侧开有圆形通孔16；所述的加载传动系统包括水平方向加载装置和竖直方向加载装置，所述的水平方向加载装置包括水平承载轴13，与该承载轴在同一轴线上的水平传动轴10，设置在该传动轴上的水平加载轮4以及安装在该传动轴上的水平方向力传感器7；所述的竖直方向加载装置包括竖直承载轴14，与该承载轴在同一轴线上的竖直传动轴11，设置在该传动轴上的竖直加载轮5以及安装在该传动轴上的竖直方向力传感器8；所述的中间悬浮框架通过两套固定在主框架上的滑轮组12和绳线与配重砝码6连接；所述的内部悬浮框架通过两条绳线与主框架连接。
本发明通过水平方向加载装置和竖直方向加载装置对十字形试件9进行双轴机械加载。该装置通过水平加载轮4和水平传动轴10在水平方向对十字形试件9进行加载；通过竖直加载轮5和竖直传动轴11在竖直方向对十字形试件9进行加载；这样在十字形试件中间形成均匀的双轴向载荷场，并通过水平方向力传感器7和竖直方向力传感器8获得试件分别在水平方向和竖直方向承受的载荷信号。力传感器一般采用应变型力传感器。
为了使试件处于纯双拉状态，需要使试件的中心和加载装置的中心重合，本发明设计了自平衡反馈系统来实现上述目的。其中内部悬浮框架3用来保证水平的单拉状态，如果试件变形不均匀，试件中心偏离了加载装置的中心，则内部悬浮框架3会自动跟随试件的中心移动，从而不会使竖直方向的加载装置对试件产生附加的水平切向力。其自动调节过程如图3所示，当产生不均匀的变形时，附加的水平切向力使得内部悬浮框架在水平方向滑动，从而使得试件处于纯双拉状态，保持均匀变形。另外中间悬浮框架2用来保证竖直的单拉状态，配重砝码6用来平衡中间悬浮框架的自重。如果试件变形不均匀，试件中心偏离了加载装置的中心，则中间悬浮框架2会自动跟随试件的中心，从而不会使水平方向的加载装置对试件产生附加的竖直切向力。其自动调节过程如图4所示，当产生不均匀的变形时，附加的竖直切向力使的内部悬浮框架在竖直方向滑动，从而使得试件处于纯双拉状态，保持均匀变形。

Claims (2)

1.一种台式小型双轴机械加载装置，其特征在于：该装置包括组合框架和加载传动系统；所述的组合框架包括主框架(1)、中间悬浮框架(2)和内部悬浮框架(3)；所述的主框架的上侧和左右两侧开有长条形穿口(15)，所述的中间悬浮框架的上下两侧开有长条形穿口，左右两侧开有圆形通孔(16)，所述的内部悬浮框架的左右两侧开有长条形穿口，上下两侧开有圆形通孔；所述的加载传动系统包括水平方向加载装置和竖直方向加载装置，所述的水平方向加载装置包括水平承载轴(13)，与该承载轴在同一轴线上的水平传动轴(10)，设置在该传动轴上的水平加载轮(4)以及安装在该传动轴上的水平方向力传感器(7)；所述的竖直方向加载装置包括竖直承载轴(14)，与该承载轴在同一轴线上的竖直传动轴(11)，设置在该传动轴上的竖直加载轮(5)以及安装在该传动轴上的竖直方向力传感器(8)；所述的中间悬浮框架通过两套固定在主框架上的滑轮组(12)和绳线与配重砝码(6)连接；所述的内部悬浮框架通过两条绳线与主框架连接。
2.按照权利要求1所述的台式小型双轴机械加载装置，其特征在于：在所述的水平传动轴(10)和竖直传动轴(11)上分别装有伺服电机(17)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102539189A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 浙江大学 用于建筑结结构节点试验的球形全方位加载装置
CN102928295A (zh) * 2012-11-07 2013-02-13 北京理工大学 小型自对心单向加载双轴拉压试验装置
CN106525583A (zh) * 2016-11-10 2017-03-22 南京林业大学 竖直和水平方向上同时分别施加压拉荷载的试验方法
CN110006635A (zh) * 2019-03-05 2019-07-12 中国航发北京航空材料研究院 一种双轴加载疲劳试验机

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5693890A (en) * 1996-08-07 1997-12-02 Holmes; John W. Modular alignment device for tensile load frame
CN1207551C (zh) * 2001-10-27 2005-06-22 宋玉泉 杠杆式定载荷材料试验机
ITMI20012554A1 (it) * 2001-12-04 2003-06-04 Milano Politecnico Macchina di prova

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102539189A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 浙江大学 用于建筑结结构节点试验的球形全方位加载装置
CN102928295A (zh) * 2012-11-07 2013-02-13 北京理工大学 小型自对心单向加载双轴拉压试验装置
CN102928295B (zh) * 2012-11-07 2015-08-19 北京理工大学 小型自对心单向加载双轴拉压试验装置
CN106525583A (zh) * 2016-11-10 2017-03-22 南京林业大学 竖直和水平方向上同时分别施加压拉荷载的试验方法
CN110006635A (zh) * 2019-03-05 2019-07-12 中国航发北京航空材料研究院 一种双轴加载疲劳试验机
CN110006635B (zh) * 2019-03-05 2021-03-26 中国航发北京航空材料研究院 一种双轴加载疲劳试验机

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