CN204495658U - 复杂条件下可调式挠度和模量测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，包括底盘、支架、蠕变仪底座、蠕变仪上板、千分表、压杆、导向套、压盘、中心定位点、压力传感器、压头、杠杆平衡系统、刻度尺、温湿度仪、加热板、底盘通气孔、抽真空管、外加气体通气管、通水蒸气管、接线座和数据采集卡。采用杠杆平衡系统，将整个压力系统(压盘、压杆、压头)的重量全部抵消掉，保证作用在样条上的弯曲载荷就是砝码(重物)的重量，保证实验数据的准确性。效解决受力过程中可能发生的滑移或倾斜现象；在底座两个长侧边安装刻度尺，调整跨距后读数直观；采用压力传感器，能准确得出压力值；可测材料范围广，可测样条多；精度高，并可自动采集与记录数据并加以分析。

Description

复杂条件下可调式挠度和模量测试仪

技术领域

本实用新型涉及复杂条件下可调式挠度和模量测试仪。

背景技术

在一定的温度和恒定应力作用下，材料的应变随时间的延长而逐渐增大的现象称为蠕变，其中应力还包括拉伸应力、剪切应力或压缩应力。聚合物在常温下蠕变现象是黏弹性材料的主要表象之一，高聚物是典型的粘弹性材料，因此，木质材料、高分子材料、木质复合材料、纤维复合材料等都具有蠕变的特点。在受外力的作用下，由于黏弹性而产生3种变形：瞬时弹性变形、黏弹性变形及塑性变形。根据材料蠕变的一般规律及蠕变变形与时间的关系，材料蠕变可分为初期阶段、稳定阶段和最后阶段。在初期阶段，蠕变速率随时间的增加而逐渐减小；稳定阶段时，蠕变速率是常数；最后阶段中，蠕变速率不断增加，直至发生蠕变断裂。材料的黏弹性主要依赖于温度、负荷时间、外力大小、加荷速率和应变幅值等条件，其中温度和时间的影响尤为重要。聚合物复合材料在常温下就有蠕变，承受拉伸时蠕变小，承受弯曲和剪切时蠕变大。温度升高、外力加大，随着时间的延长，材料的蠕变速率逐渐增大。

在材料的设计及使用过程中，材料在恒定载荷、一定温度范围条件下，所产生的弯曲蠕变变形及断裂破坏是十分常见的。在对木材的蠕变性能研究中，有学者通过实验证明得出，若木梁承受恒载为最大瞬时荷载能力的60％，受蠕变影响，大约一年就破坏了。在实际使用过程中，材料制品经常要服役于高温、长期载荷等工作环境中，易受到各种环境因素的影响，诸如热、光、氧、臭氧等，这些环境因素均能降低材料的强度。所以，通过实验测试材料的蠕变特性，分析材料的蠕变变化规律及其影响因素，对合理选择和使用材料、通过改性处理来提高材料的抗蠕变性有着重要的作用。

目前，虽然人们做了大量试验企图把蠕变现象的本质与温度、湿度、应力和加载方式、不同自然条件下有机结合起来，但至今对材料蠕变现象及其与影响因素的关系的解释仍不完善。

根据黏弹体在受外力作用下的弯曲蠕变机理得，测试材料的蠕变性能的方法主要是能够在不同环境条件下同时测定其载荷、挠度、加载时间。目前，主要利用万能力学试验机或自制测试设备来测定蠕变性能。其中，万能力学试验机只能做到短时间的测量，且加载方式为连续加载，不能做到固定载荷下的弯曲蠕变性能测试，且测试试验数量较少。蒋永涛等人(稻壳/HDPE木塑复合材料蠕变性能的研究.包装工程,29(8):4-6.)利用自动控制电子万能力学试验机，采用3点弯曲加载方式研究了不同温度和不同应力水平条件下，稻壳/HDPE木塑复合材料的短期蠕变性能。利用时间温度应力等效原理,得到55℃温度条件下的蠕变柔量主曲线。采用十元件力学模型,结果显示十元件模型可以很好地拟合试验得到的蠕变柔量主曲线。虽然上述实验条件，可以测定材料的短期蠕变，然后采用力学模型来进行分析拟合。但实验过程中，并不能够保持恒定的载荷的条件，且试样测试数量少，严格意义上讲，并不能弯曲模拟并测定实际的蠕变现象。在上述实验中，采用外置的加热装置来控制温度条件，操作起来很不方便。长春机械科学研究院有限公司自主研发生产的ZRDL-W系列电子弯曲蠕变试验机，可用于玻璃钢在各种温度环境下进行弯曲蠕变试验，其测试范围较小，跨距不可调整；所能单次测量的试样数量少，不能实现在定载荷条件下测定材料的弯曲蠕变性能。

对于自制蠕变测试设备而言，存在测量精度低、不能在不同条件下(温度、湿度、气氛条件)等缺点。佳木斯大学的王静等人设计了一种可测定弯曲蠕变性能的变距式蠕变实验架(实用新型专利号201120513872.X)，该设备没有在不同环境条件下(温度、湿度、气氛及接触方式)测量材料弯曲蠕变性能的功能，只有定载荷下测量材料挠度的功能。实验过程中，温度和湿度对弯曲蠕变的测定结果是有很显著的影响，采用上面的设备来进行是测试，是不能够达到精确的测试效果。北京化工大学的薛菁在硕士毕业论文HDPE/木粉复合材料抗蠕变性能中，自制了一台，采用三点加载方式，用于测试木塑复合材料弯曲蠕变性能的蠕变试验仪。此试验仪在对实验样条进行加载时，并能不够直观的提供所加载荷的质量。这样会导致操作上难以控制，且实验误差较大。同时，该试验机 不能够在不同环境条件下(温度、湿度、气氛)测试材料的弯曲蠕变性能。在放置试样的平台上，并没有设置夹持装置，在实验过程中容易产生左右晃动，甚至是移动，从而增加了实验的测量误差。

面对如此复杂的影响因素，对材料的蠕变现象的研究非常有必要关注实验过程中的环境条件、接触方式、温湿度变化情况，因此，研究材料蠕变性能的首要条件是要具备一种能测量其蠕变性能的变化情况，并且外界实验条件可以变化的装置。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型解决的技术问题是提供一种复杂条件下可调式挠度和模量测试仪。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，包括底盘、设有底盘上的支架，所述支架上设有蠕变仪底座和蠕变仪上板，所述蠕变仪上板上面设有千分表，所述蠕变仪上板设有穿过蠕变仪上板的压杆，所述蠕变仪上板下面设有套在压杆上的导向套，所述压杆上端与压盘连接，所述压盘中心设有中心定位点，所述压杆下端与压力传感器连接，所述压力传感器下端与压头相连接，所述压杆穿过蠕变仪上板，可上下移动，所述蠕变仪上板上面还设有平衡压盘的杠杆平衡系统；所述蠕变仪底座上通过可变距支座定位螺钉固定有可变距支座，所述蠕变仪底座侧边设有刻度尺，所述蠕变仪底座上还是设有温湿度仪；所述底盘上表面设有加热板，所述底盘底部设有底盘通气孔，所述底盘通气孔通过四通管连有抽真空管、外加气体通气管和通水蒸气管，所述底盘上还是设有接线座和数据采集卡。

进一步的：所述底盘上设有用于罩住支架的密封罩，所述密封罩与底座之间设有密封槽。

进一步的：所述支架和蠕变仪底座之间通过固定螺母2固定，所述支架和蠕变仪上板支架通过固定螺母1固定。

进一步的：所述蠕变仪上板与千分表之间通过千分表固定螺栓固定。

进一步的：所述千分表的量杆下端与压杆之间通过连接杆连接。

进一步的：所述底座的侧壁上设有冷凝管进水口和冷凝管出水口。

进一步的：所述压头的形状为圆弧状或长方体状或圆柱体状。

进一步的：所述可变距支座上设有待测样条放置槽，所述待测样条放置槽内放置待测样条。

本实用新型的有益技术效果是：

1、采用杠杆平衡系统，将整个压力系统(压盘、压杆、压头)的重量全部抵消掉，保证作用在样条上的弯曲载荷就是砝码(重物)的重量，保证实验数据的准确性。

2、在可变距支座上加工样条放置槽，使待测样条在宽度方向上受到限制，有效解决受力过程中可能发生的滑移或倾斜现象；

3、在底座两个长侧边安装刻度尺，调整跨距后读数直观；

4、在可调式挠度和模量测试仪外增设玻璃罩及玻璃罩底座，可防止实验过程中灰尘进入影响仪器精度，并可在玻璃罩内完成实验温度、湿度以及气氛条件的改变，进行复杂耦合条件下的实验；

5、采用压力传感器，能准确得出压力值；

6、可测材料范围广，可测样条多；

7、精度高，并可自动采集与记录数据并加以分析；

8、可更换压头，改变压头与样条间的接触方式；

9、可以测量和计算出弯曲模量、压缩模量；

10、可将压盘更换为自动加载系统，精确控制加载速率，避免人工加载不可避免造成的微小冲击力对弯曲模量和压缩模量的影响，并且保证所有样条加载速率一致，保证蠕变挠度和压缩模量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的顶视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-3所示，一种复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，包括底盘22、设有底盘上的支架13，支架上设有蠕变仪底座14和蠕变仪上板12，蠕变仪上板上面设有千分表2、蠕变仪上板设有穿过蠕变仪上板的压杆4，蠕变仪上板下面设有套在压杆上的导向套3，压杆上端与压盘1连接，压盘中心设有中心定位点33，压杆下端与压力传感器5连接，压力传感器下端与压头6相连接，压杆穿过蠕变仪上板，可上下移动，蠕变仪上板上面还设有平衡压盘的杠杆平衡系统8；蠕变仪底座上通过可变距支座定位螺钉11固定有可变距支座10，可变距支座上设有待测样条放置槽23，待测样条放置槽内放置待测样条9，蠕变仪底座侧边设有刻度尺15，蠕变仪底座上还是设有温湿度仪18；所述底盘上表面设有加热板19，底盘底部设有底盘通气孔29，底盘通气孔通过四通管连有抽真空管30、外加气体通气管31和通水蒸气管32，底盘上还是设有接线座27和数据采集卡28。

其中，底盘上设有用于罩住支架的密封罩20，密封罩与底座之间设有密封槽21。

其中，支架和蠕变仪底座之间通过固定螺母217固定，所述支架和蠕变仪上板支架通过固定螺母116固定。

其中，蠕变仪上板上面设有千分表之间通过千分表固定螺栓7固定。

其中，千分表的量杆下端与压杆之间通过连接杆24连接。

其中，底座的侧壁上设有冷凝管进水口25和冷凝管出水口26。

其中，压头的形状为圆弧状或长方体状或圆柱体状，在实际使用中，压头的拆卸和转换，可将压头-样条点接触更改为线接触方式，即圆弧接触；压头的拆卸和转换，可将压头-样条点接触更改为面接触方式，即长方体接触；压头的拆卸和转换，可将压头-样条点接触更改为点接触方式，即圆柱体接触。其中，可变距支座上设有待测样条放置槽，待测样条放置槽内放置待测样条。

其中，可变距支座上设有待测样条放置槽，待测样条放置槽内放置待测样条。

在实际操作时，可将压盘更改为自动加载系统，精确控制加载速率，避免人工加载不可避免造成的微小冲击力对弯曲模量的影响，并且保证所有样条加载速率一致，保证蠕变挠度和压缩模量的准确性。

此外，蠕变仪底座上压杆对应位置设置凹槽(防止样块受力滑动)，可测材料压缩模量。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：包括底盘(22)、设有底盘上的支架(13)，所述支架上设有蠕变仪底座(14)和蠕变仪上板(12)，所述蠕变仪上板上面设有千分表(2)，所述蠕变仪上板设有穿过蠕变仪上板的压杆(4)，所述蠕变仪上板下面设有套在压杆上的导向套(3)，所述压杆上端与压盘(1)连接，所述压盘中心设有中心定位点(33)，所述压杆下端与压力传感器(5)连接，所述压力传感器下端与压头(6)相连接，所述压杆穿过蠕变仪上板，可上下移动，所述蠕变仪上板上面还设有平衡压盘的杠杆平衡系统(8)；所述蠕变仪底座上通过可变距支座定位螺钉(11)固定有可变距支座(10)，所述蠕变仪底座侧边设有刻度尺(15)，所述蠕变仪底座上还是设有温湿度仪(18)；所述底盘上表面设有加热板(19)，所述底盘底部设有底盘通气孔(29)，所述底盘通气孔通过四通管连有抽真空管(30)、外加气体通气管(31)和通水蒸气管(32)，所述底盘上还是设有接线座(27)和数据采集卡(28)。

2.根据权利要求1所述复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述底盘上设有用于罩住支架的密封罩(20)，所述密封罩与底座之间设有密封槽(21)。

3.根据权利要求1所述复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述支架和蠕变仪底座之间通过固定螺母2(17)固定，所述支架和蠕变仪上板支架通过固定螺母1(16)固定。

4.根据权利要求1所述复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述蠕变仪上板与千分表之间通过千分表固定螺栓(7)固定。

5.根据权利要求1所述复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述千分表的量杆下端与压杆之间通过连接杆(24)连接。

6.根据权利要求1所述复杂条件下可调式挠度和模量测试仪，其特征在于： 所述底座的侧壁上设有冷凝管进水口(25)和冷凝管出水口(26)。

7.根据权利要求1所述可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述压头的形状为圆弧状或长方体状或圆柱体状。

8.根据权利要求1所述可调式挠度和模量测试仪，其特征在于：所述可变距支座上设有待测样条放置槽(23)，所述待测样条放置槽内放置待测样条(9)。