CN203587428U - 一种悬丝共振法测量弹性模量试样悬挂装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，属于材料强度测试领域。结构包括激励器支撑系统和拾振器支撑系统，两个系统均包括水平支撑系统和带有减震机构的垂直支撑杆，水平支撑系统与垂直支撑杆垂直固定连接；激励器支撑系统的水平检测系统由水平支撑杆、水平配重机构和激励器组成，水平支撑杆的一端安装有可活动的水平配重机构、另一端安装有激励器或拾振器；拾振器支撑系统与激励器支撑系统的不同是水平支撑杆的另一端安装有拾振器。本实用新型的应用可解决传统样品支撑系统共振频率与测试频率相同而导致测试失败的问题，同时可提高测试精度及测试效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种悬丝共振法测量弹性模量试样悬挂装置，属于材料强度测试领域。
背景技术
悬丝共振法测量弹性模量是由信号源输出可变正弦波信号，信号经放大后推动激励器转换为机械振动，振动经悬丝传递给试样激发试样振动，试样的机械振动再通过悬丝传递回拾震器还原成电信号，信号经放大、带通滤波后与激励器端信号进行比较，改变激励器输入信号频率，激励器振动相应改变，从而试样振动频率也为之改变，当振动频率为试样共振频率时，激励器信号与拾震器信号表现为频率、相位完全相同且振幅达到最大，此时激发频率即为试样共振频率fb。对于圆棒试样其弹性模量与试样的固有频率fb、试样长度L、直径d、试样质量m有如下关系：
为此悬丝共振法测量弹性模量需要对试样进行悬挂，常用悬挂系统如图3所示，因传统悬挂装置存在系统固有频率，并且激励器与拾震器之间通过支架相互连接，激励器振动必将通过支架干扰拾震器信号，故在测试过程中判断是否是试样共振成为测试难点。
本发明目的是通过在支架上加装减震装置，减少激励器对拾震器的干扰，同时也改变悬挂系统固有频率，使其固有频率在测试频率之外，已使测试过程更为简单快捷，并提高测试精度，减少测试错误。
随着新材料工业化进程的加快，传统强度测定手段已滞后于材料新技术的发展，开发新型高精度材料检测检测设备对于提高产品质量具有十分重要的意义。
钢铁及有色金属板带生产由于工艺的优化导致了热精轧坯料厚度的改变，而坯料厚度改变会导致精轧前立轧薄带坯调宽时带坯产生弯曲。生产过程中必须严格限制立辊轧制压力（小于允许轧制压力），否则会导致带坯弯曲变形，成为不合格产品。立轧薄带坯允许轧制压力公式为，式中L1、B、h为皮料长度、宽度和厚度，皆为已知量，因此要确定允许轧制压力，关键是测量钢或有色金属的高温弹性模量E值。但材料高温弹性模量的测试过程中传统样品支架对测试精度影响较大，新型样品支架的发明必将对高温弹性模量的精确、快速测量做出积极的贡献。
工程陶瓷(Si3N4 SiC、AI2O3和ZrO2等)的发展，已引起了人们的广泛重视,而强度则是用来衡量其机械性能的重要指标之一．在进行强度测试时，对试样的形状和尺寸要求都按国标GB6569-86的规定进行，但在试样的加工和测试过程中，由于陶瓷材料的特殊性，很难满足国标中所规定的条件，这样就势必会产生测量误差，由于产生误差的因素多，并且也十分复杂同时在实际过程还可能出现新的问题，使得工程陶瓷强度测试误差较大，难以满足生产需求。由于悬丝共振法对试样要求相对较低，试样加工容易，因此成为陶瓷强度测定的一种重要方法，然由于陶瓷的特殊性，弹性模量的测量过程中试样共振频率往往与样品悬挂系统重合，导致测试失败，本实用新型的应用可从根本上解决这一问题。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，本发明的应用可解决传统样品支撑系统共振频率与测试频率相同而导致测试失败的问题，同时可提高测试精度及测试效率。
本实用新型的技术方案是：结构包括激励器支撑系统和拾振器支撑系统，两个系统均包括水平支撑系统和带有减震机构的垂直支撑杆1，水平支撑系统与垂直支撑杆1垂直固定连接；激励器支撑系统的水平检测系统由水平支撑杆2、水平配重机构3和激励器组成，水平支撑杆2的一端安装有可活动的水平配重机构3、另一端安装有激励器或拾振器；拾振器支撑系统与激励器支撑系统的不同是水平支撑杆2的另一端安装有拾振器。垂直支撑架设置有减震装置，减少激励器对拾震器的干扰，提高测试精度，并改变支撑系统固有频率，使之不与试样固有频率吻合而导致测试误差甚至失败。在水平支撑架上设置配重及平衡调节装置，通过调整配重位置水平支撑架对垂直支撑架应力为垂直向下，使系统减震效率达到最大。图中的检测器件4是指激励器或拾振器。
所述激励器支撑系统与拾振器支撑系统的两个垂直支撑杆1通过同一个或分别通过一个水平基座固定。
所述水平支撑系统与垂直支撑杆1通过连接器5固定连接。所述连接器5为固定水平支撑杆2与垂直支撑杆1，使二者相对位置保持垂直，同时依据需要可适当调节水平支撑杆2与连接器5位置，使系统保持平衡。
所述垂直支撑杆1包括支撑杆上段、支持杆下段、连接轴和减震弹簧6，垂直支撑杆1上段和垂直支撑杆1下段通过连接轴连接，连接轴内部或外部安装减震弹簧6。支撑杆上下段通过连接轴连接，连接轴可为内连接，也可为外连接，依据连接轴的不同在连接轴外或连接轴内安装减震弹簧，支撑杆上下部分分别与弹簧二端连接，构成下端支撑杆支撑减震弹簧，减震弹簧支撑支撑杆上部的结构，已达到减震弹簧吸收振动的作用；在垂直支撑架上设置减振弹簧6以吸收激励器产生的能量对测试过程的干扰，避免在测试过程中支撑系统共振频率与试样共振频率接近甚至相同导致测试误差及失败的现象发生。
本实用新型的实用方法：试样通过激励器与拾振器下端悬丝吊挂在悬挂装置上，要求悬丝垂直，试样水平，悬挂位置为试样节点位置，并二段对称。通过相应的信号发生器产生可调频率信号输入激励器，激发试样产生相应频率的机械震动。由拾振器检测试样另一端震动数据，经相应的放大滤波后与激励器信号比较。改变输入激励器信号频率并检测拾振器频率，当二者出现频率相同，相位一致是即可确定该频率为试样共振频率。读取共振频率，依据相应的实验条件分析计算出试样弹性模量。
和现有技术相比，本发明有以下优点或积极效果：
（1） 本装置具有结构紧凑、容易操作等优点；
（2） 代替传统试样支撑装置，测试干扰波明显减少，提高了测试数据的可靠性并
使测试更为容易；
（3） 本装置固有频率在100Hz-100KHz未检出，保证了在测试金属材料及陶瓷材
料弹性模量过程中系统固有频率与样品频率不会重合，为测试提供必要的条件。
附图说明
图1是本实用新型装置结构示意图；
图2是本实用新型减震弹簧设置在连接轴内部的示意图。
图中：1-垂直支撑杆，2-水平支撑杆，3-水平配重机构，4-激励器或拾震器，5-连接器，6-减震弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施方式一：如图1所示，本实用新型的悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置结构为：结构包括激励器支撑系统和拾振器支撑系统两部分构成，两个系统均包括水平支撑系统和带有减震机构的垂直支撑杆1，水平支撑系统与垂直支撑杆1垂直固定连接；激励器支撑系统的水平检测系统由水平支撑杆2、水平配重机构3和激励器组成，水平支撑杆2的一端安装有可活动的水平配重机构3、另一端安装有激励器或拾振器4；拾振器支撑系统与激励器支撑系统的不同是水平支撑杆2的另一端安装有拾振器4。激励器支撑系统与拾振器支撑系统的两个垂直支撑杆1通过同一个或分别通过一个水平基座固定。水平支撑系统与垂直支撑杆1通过连接器5固定连接。垂直支撑杆1包括支撑杆上段、支持杆下段、连接轴和减震弹簧6，支撑杆上段和支撑杆下段通过连接轴连接，连接轴外部安装减震弹簧。
实施方式二：如图1所示，本实用新型的悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置结构为：结构结构包括激励器支撑系统和拾振器支撑系统两部分构成，两个系统均包括水平支撑系统和带有减震机构的垂直支撑杆1，水平支撑系统与垂直支撑杆1垂直固定连接；激励器支撑系统的水平检测系统由水平支撑杆2、水平配重机构3和激励器组成，水平支撑杆2的一端安装有可活动的水平配重机构3、另一端安装有激励器或拾振器4；拾振器支撑系统与激励器支撑系统的不同是水平支撑杆2的另一端安装有拾振器4。激励器支撑系统与拾振器支撑系统的两个垂直支撑杆1通过同一个或分别通过一个水平基座固定。水平支撑系统与垂直支撑杆1通过连接器5固定连接。垂直支撑杆1包括支撑杆上段、支持杆下段、连接轴和减震弹簧6，支撑杆上段和支撑杆下段通过连接轴连接，连接轴外部安装减震弹簧。
本测试装置属于材料强度测试领域，经检验，在金属材料、陶瓷材料弹性模量测试200多例实际应用过程中未发生支撑系统共振影响测试的问题。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，其特征在于：结构包括激励器支撑系统和拾振器支撑系统，两个系统均包括水平支撑系统和带有减震机构的垂直支撑杆（1），水平支撑系统与垂直支撑杆（1）垂直固定连接；激励器支撑系统的水平检测系统由水平支撑杆（2）、水平配重机构（3）和激励器组成，水平支撑杆（2）的一端安装有可活动的水平配重机构（3）、另一端安装有激励器；拾振器支撑系统与激励器支撑系统的结构相同，不同的是水平支撑杆（2）的另一端安装有拾振器。
2.根据权利要求1所述的悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，其特征在于：所述激励器支撑系统与拾振器支撑系统的两个垂直支撑杆（1）通过同一个或分别通过一个水平基座固定。
3.根据权利要求1所述的悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，其特征在于：所述水平支撑系统与垂直支撑杆（1）通过连接器（5）固定连接。
4. 根据权利要求1所述的悬丝共振法测量弹性模量的试样悬挂装置，其特征在于： 所述垂直支撑杆（1）包括支撑杆上段、支持杆下段、连接轴和减震弹簧（6），垂直支撑杆（1）上段和垂直支撑杆（1）下段通过连接轴连接，连接轴内部或外部安装减震弹簧（6）。
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| CN106248798A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-12-21 | 田凯 | 一种悬丝耦合弯曲共振法测杨氏模量的实验装置及方法 |
| CN107063448A (zh) * | 2017-06-09 | 2017-08-18 | 江苏中信博新能源科技股份有限公司 | 一种模拟光伏支架振动频率的装置及测试方法 |
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