CN208239207U - 一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其包括支撑平台和安装在支撑平台上的力加载单元。所述力加载单元包括：两根支架、两组驱动结构、两个滑轮组、两个液压缓冲器和两个夹具。两根支架固定安装在支撑平台的相对两侧边上。两组驱动结构分别固定安装在支撑平台两侧。两个滑轮组的一端分别固定安装在两根支架上，两个滑轮组分别由驱动结构带动转动。两个液压缓冲器的一端分别与两个滑轮组的另一端连接。两个夹具分别固定安装在两个液压缓冲器上，且开口相对。本实用新型利用滑轮组达到了省力的目的，另外缓冲装置的设置也更有利的保证了设备的使用安全性。

Description

一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种Cu合金拉伸性能测试装置，具体涉及一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置。

背景技术

Cu合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。Cu合金拉伸性能是指Cu合金在承受轴向拉伸载荷下测定其特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定Cu合金材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

目前在用的Cu合金拉伸装置，一般采用液压缸作为驱动源，在实验过程中，需要施加较大的力才能拉断试样，完成实验过程，整个过程耗电耗能。另外在试样拉断的瞬间会产生很大的惯性后坐力，长期使用，极大的影响了实验仪器的使用寿命。

DIC技术应用在材料的力学性能测试中已属于较成熟的技术，将其与改进后的Cu合金拉伸装置结合起来，更有利于对Cu合金拉伸性能进行研究。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型的目的在于提供一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，解决了Cu合金拉伸性能测试过程中，需要施加很大的力才能拉断试样的问题，达到了更加节能，省力的目的，使DIC技术能够更好的应用在Cu合金拉伸性能的测试研究上。

本实用新型采用以下技术方案实现，一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其包括支撑平台和力加载单元；

所述力加载单元包括：

两根支架，其固定安装在支撑平台上且位于相对两侧边上；

两组驱动结构，其分别与两根支架相对应，且分别固定在支撑平台的相对两侧；每组驱动结构包括固定在支撑平台上的电机、与电机传动连接的绕线盘；绕线盘由电机驱动转动；

两个滑轮组，其分别与两根支架相对应，每个滑轮组包括一个定滑轮、一个动滑轮和一根绳索，定滑轮的中心转动安装在相应的支架上，动滑轮上设有支杆，支杆与动滑轮转动连接；绳索的一端与支杆一端连接，绳索的另一端自下而上绕过定滑轮，绕过动滑轮，固定在绕线盘上；

两个液压缓冲器，其分别与两个滑轮组相对应，且一端与支杆的另一端连接；

两个夹具，其分别固定安装在两个液压缓冲器上，且两个夹具的开口相对。

作为上述方案的进一步改进，所述驱动结构还包括减速机，减速机与电机传动连接。

作为上述方案的进一步改进，液压缓冲器包含有：

一个液压缸，液压缸内注满液压油；

安装在液压缸内部靠近动滑轮的一侧壁上的弹性件；

安装在液压缸另一端的液压缸盖；

贯穿液压缸盖且平行于液压缸的活塞杆；

垂直安装在活塞杆一端且位于液压缸外部的固定座；

垂直安装在活塞杆另一端且靠近所述弹性件的活塞，活塞将液压缸内部分隔成两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室，活塞与邻近的液压缸两侧壁之间留有溢油口，所述液压油通过溢油口在第一腔室与第二腔室之间流动。

进一步地，所述弹性件为缓冲簧。

进一步地，夹具包含有：

固定在相应固定座上的凹形固定架；

分别安装在凹形固定架的两个相应延伸边上的两个螺杆；

每个螺杆的一端穿过凹形固定架的延伸边固定安装有夹持块；两个夹持块相对设置。

进一步地，每个螺杆的另一端固定有把手。

进一步地，夹持块上与待测样品接触的部位安装有防滑垫。

作为上述方案的进一步改进，所述Cu合金拉伸性能测试装置还包括测量单元，所述的测量单元包括：

固定在支撑平台上的测量平台；

固定在测量平台上的第一直线滑轨；

安装在第一直线滑轨上能相对第一直线滑轨滑动的摄像机支撑架；

安装在摄像机支撑架上的CCD摄像机。

进一步地，摄像机支撑架包含有：

一侧边铰链连接的两个板，两个板之间的夹角设为α，30°≤α≤90°；

两端分别连接两个板的弹簧，且当α＝30°时，弹簧处于压缩状态；

贯穿两个板另一侧边的一根螺栓；

与螺栓一端螺纹连接的螺母；

与螺栓的另一端固定连接的固定头。

进一步地，所述测量单元还包括：

分别竖立在测量平台两侧的两根立柱；

安装在两立柱之间的第二直线滑轨；

安装在第二直线滑轨上能相对第二直线滑轨滑动的单色照明光源，单色照明光源面朝向所述力加载单元。

本实用新型在现有Cu合金拉伸性能测试装置的基础上，利用滑轮组达到了省力的目的，另外缓冲装置的设置也更有利的保证了设备的使用安全性，同时利用DIC技术实现对Cu合金拉伸性能的测试研究。

附图说明

图1为本实用新型一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置中力加载单元的结构示意图。

图2为本实用新型一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置中测量单元的结构示意图。

图3为图2中摄像机支撑架的结构示意图。

图4为图1中液压缓冲器的内部结构剖面图。

图5为图1中夹具的结构示意图。

符号说明

1	支撑平台	2	CCD摄像机	6	摄像机支撑架
						4	测量平台	5	第一直线滑轨	9	单色照明光源
7	立柱	8	第二直线滑轨	14	支架
						10	远心工业镜头	24	支杆	17	绕线盘
15	电机	16	减速机	61	螺栓
						18	定滑轮	19	动滑轮	64	铰链
21	液压缓冲器	22	夹具	213	活塞杆
						62	固定头	63	螺母	216	缓冲簧
211	固定座	212	液压缸盖	219	第二腔室
						214	液压缸	215	活塞	223	螺杆
217	溢油口	218	第一腔室	225	防滑垫
						221	把手	222	凹形固定架	23	绳索
224	夹持块	65	弹簧

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1、图2，本实用新型提供了一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其包括支撑平台1和安装在支撑平台1上的测量单元和力加载单元。

所述的测量单元包括：CCD摄像机2、测量平台4、第一直线滑轨5、摄像机支撑架6、立柱7、第二直线滑轨8、单色照明光源9、远心工业镜头10。

测量平台4安装在支撑平台1上，测量平台4上固定安装有第一直线滑轨5，第一直线滑轨5上安装有相对第一直线滑轨5滑动的摄像机支撑架6。

请参阅图3，摄像机支撑架6包含有一侧边铰链64连接的两个板，两个板之间的夹角设为α，30°≤α≤90°。两端分别连接两个板的弹簧65，当α＝30°时，弹簧65处于压缩状态。贯穿两个板另一侧边的一根螺栓61，与螺栓61一端螺纹连接的螺母63，与螺栓61的另一端固定连接的固定头62。转动固定头62，则带动螺栓61相对螺母63移动，同时弹簧65由压缩状态逐渐复位，由此实现对两个板的支撑，实现α的角度调整。

CCD摄像机2安装在摄像机支撑架6上，用来采集Cu合金拉伸过程的图像信息，通过第一直线滑轨5上滑动块的移动以及摄像机支撑架6两个板之间角度的调整，将CCD摄像机2的位置及俯仰角调整到最适合观察试样整个拉伸试验过程的位置。在CCD摄像机2镜头接口上安装远心工业镜头10，使CCD摄像机2得到更清晰的成像效果。CCD摄像机2与计算机电性连接，计算机将CCD摄像机2采集来的图像信息进行数据分析，得到Cu合金试样拉伸试验过程的所需参数，该分析方法已是DIC技术成熟的分析方法。

本实例中还在测量平台4的两侧竖立安装两根立柱7，两立柱7之间悬空设有第二直线滑轨8，第二直线滑轨8上安装有相对第二直线滑轨8滑动的且面朝向力加载单元的单色照明光源9，用来照亮目标，提高目标亮度，获得最有利于CCD摄像机2采集图像的效果。

所述的力加载单元包括：两根支架14、两组驱动结构、两个滑轮组、两个液压缓冲器20、两个夹具22。

两根支架14固定安装在支撑平台1上且位于相对两侧边上。

两组驱动结构分别与两根支架14相对应，且分别固定安装在支撑平台1的相对两侧；每组驱动结构包括固定在支撑平台1上的电机15、与电机15传动连接的减速机16、与减速机16传动连接的绕线盘17；减速机16通过对电机15的输出力矩进行调节，进而改变对Cu合金待测样品的施力大小。

两个滑轮组分别与两根支架14相对应。每个滑轮组包含一个定滑轮18、一个动滑轮19和一根绳索23，定滑轮18的中心转动安装在支架14上，动滑轮19上设有支杆24，支杆24与动滑轮19转动连接。绳索23的一端与支杆24的一端连接，绳索23的另一端自下而上首先绕过定滑轮18，再绕过动滑轮19，最后固定在绕线盘17上。

两个液压缓冲器21分别与两个滑轮组相对应，且一端分别与支杆24的另一端连接。请参阅图4，每个液压缓冲器21均包含有内部注满液压油的液压缸214，液压缸214内部靠近动滑轮19一侧壁安装有缓冲簧216.在液压缸214的另一端安装有液压缸盖212。活塞杆213贯穿液压缸盖212与液压缸214平行。在液压缸214外部活塞杆213的一端安装固定座211，在液压缸214内部活塞杆213的另一端安装有活塞215，活塞215紧靠缓冲簧216。活塞215将液压缸214内部分隔成两个腔室，分别为第一腔室218和第二腔室219，活塞215与邻近的液压缸214两侧壁之间留有溢油口217，液压油通过溢油口217在第一腔室218与第二腔室219之间流动。

当Cu合金试样被拉伸断裂瞬间撤去所施加的拉力，此时液压缸214可视为静止，而固定座211在惯性力作用下还会继续沿原方向运动，则固定座211连接的活塞杆213推动活塞215压缩缓冲簧216，将惯性力的能量储存，从而对固定座211的运动起到缓冲作用，同时液压油由第一腔室218通过溢油口217流向第二腔室219，由于溢油口217截面积远小于活塞215面积，因此液压油流经溢油口217的速度很高，产生很大的阻力，这也对液压缓冲器21起到缓冲的作用，当惯性力的能量消耗完毕后，缓冲簧216复位，活塞215推动活塞杆213与固定座211回复液压缓冲器21的原始位置。液压缓冲器21在Cu合金试样被拉伸断裂瞬间对力加载单元起到保护作用。

请参阅图5，两个夹具22用来固定夹持Cu合金试样，每个夹具22包含有固定在相应固定座211上的凹形固定架222。分别安装在凹形固定架222的两个相应延伸边上的两个螺杆223。每个螺杆223的一端固定有把手221，每个螺杆223的另一端穿过凹形固定架222的延伸边固定安装有夹持块224。两个夹持块224相对设置。

通过转动把手221，两个螺杆223带动相应的夹持块224相对或者相反方向移动，实现夹持Cu合金试样的目的，在夹持块224上设置防滑垫225，起到增大摩擦的作用。

工作时，两个夹具22夹住待测样品两端，通过电机15转动带动绕线盘17转动，其上的绳索23不断缠绕在绕线盘17凹槽上，以此对绳索23施加了一个水平拉力，该拉力经过滑轮组的作用施加在与动滑轮19支杆24连接的两个液压缓冲器21上，再通过液压缓冲器21将该水平拉力传递给两个夹具22和Cu合金待测样品上，改变电机15的功率或通过减速机调节电机15的输出力矩，从而改变该水平拉力的施力大小，直至Cu合金待测样品完全断裂。液压缓冲器21在Cu合金待测样品被拉伸断裂的瞬间对力加载单元起到保护作用。

通过CCD摄像机2对试样表面进行实时监控，采集图像信息，经过已有的DIC技术处理，获得Cu合金试样拉伸性能的相关信息。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，其包括支撑平台(1)和力加载单元；

所述力加载单元包括：

两根支架(14)，其固定安装在支撑平台(1)上且位于相对两侧边上；

两组驱动结构，其分别与两根支架(14)相对应，且分别固定在支撑平台(1)的相对两侧；每组驱动结构包括固定在支撑平台(1)上的电机(15)、与电机(15)传动连接的绕线盘(17)；绕线盘(17)由电机(15)驱动转动；

两个滑轮组，其分别与两根支架(14)相对应，每个滑轮组包括一个定滑轮(18)、一个动滑轮(19)和一根绳索(23)，定滑轮(18)的中心转动安装在相应的支架(14)上，动滑轮(19)上设有支杆(24)，支杆(24)与动滑轮(19)转动连接；绳索(23)的一端与支杆(24)一端连接，绳索(23)的另一端自下而上绕过定滑轮(18)，绕过动滑轮(19)，固定在绕线盘(17)上；

两个液压缓冲器(21)，其分别与两个滑轮组相对应，且一端与支杆(24)的另一端连接；

两个夹具(22)，其分别固定安装在两个液压缓冲器(21)上，且两个夹具(22)的开口相对。

2.如权利要求1所述的一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，所述驱动结构还包括减速机(16)，减速机(16)与电机(15)传动连接。

3.如权利要求1所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，液压缓冲器(21)包含有：

一个液压缸(214)，液压缸(214)内注满液压油；

安装在液压缸(214)内部，且靠近动滑轮(19)一侧壁上的弹性件；

安装在液压缸(214)另一端的液压缸盖(212)；

贯穿液压缸盖(212)且平行于液压缸(214)的活塞杆(213)；

垂直安装在活塞杆(213)一端且位于液压缸(214)外部的固定座(211)；

垂直安装在活塞杆(213)另一端且靠近所述弹性件的活塞(215)，活塞(215)将液压缸(214)内部分隔成两个腔室，分别为第一腔室(218)和第二腔室(219)，活塞(215)与邻近的液压缸(214)两侧壁之间留有溢油口(217)，所述液压油通过溢油口(217)在第一腔室(218)与第二腔室(219)之间流动。

4.如权利要求3所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，所述弹性件为缓冲簧(216)。

5.如权利要求3所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，夹具(22)包含有：

固定在相应固定座(211)上的凹形固定架(222)；

分别安装在凹形固定架(222)的两个相应延伸边上的两个螺杆(223)；

每个螺杆(223)的一端穿过凹形固定架(222)的延伸边固定安装有夹持块(224)；两个夹持块(224)相对设置。

6.如权利要求5所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，每个螺杆(223)的另一端固定有把手(221)。

7.如权利要求5所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，夹持块(224)上与待测样品接触的部位安装有防滑垫(225)。

8.如权利要求1所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，所述Cu合金拉伸性能测试装置还包括测量单元，所述的测量单元包括：

固定在支撑平台(1)上的测量平台(4)；

固定在测量平台(4)上的第一直线滑轨(5)；

安装在第一直线滑轨(5)上能相对第一直线滑轨(5)滑动的摄像机支撑架(6)；

安装在摄像机支撑架(6)上的CCD摄像机(2)。

9.如权利要求8所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，摄像机支撑架(6)包含有：

一侧边铰链(64)连接的两个板，两个板之间的夹角设为α，30°≤α≤90°；

两端分别连接两个板的弹簧(65)，且当α＝30°时，弹簧处于压缩状态；

贯穿两个板另一侧边的一根螺栓(61)；

与螺栓(61)一端螺纹连接的螺母(63)；

与螺栓(61)的另一端固定连接的固定头(62)。

10.如权利要求8所述一种基于DIC的Cu合金拉伸性能测试装置，其特征在于，所述测量单元还包括：

分别竖立在测量平台(4)两侧的两根立柱(7)；

安装在两立柱(7)之间的第二直线滑轨(8)；

安装在第二直线滑轨(8)上能相对第二直线滑轨(8)滑动的单色照明光源(9)，单色照明光源(9)面朝向所述力加载单元。