CN210426422U - 一种基于lvdt传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，属于材料力学试验中应变测试技术领域。包括LVDT传感器，还包括上夹具、下夹具、螺杆、标距块和胶筋，标距块设置在上夹具和下夹具之间，下夹具上开设有贯穿的通孔，LVDT传感器的电磁线圈固定在所述通孔内，上夹具上开设有贯穿的螺孔，螺杆与螺孔螺纹连接且螺杆的一端贯穿螺孔与LVDT传感器的铁芯固定连接，LVDT传感器的铁芯设置在LVDT传感器的电磁线圈内，上夹具和下夹具分别通过胶筋固定在被测的试样上，在上夹具和试样相对的端面设有上凸筋，在下夹具和试样相对的端面设有下凸筋。本实用新型结构简单，灵活小巧，可以便利地实现对不同标距下轴向应变的测量。

Description

一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置

技术领域

本实用新型涉及材料力学试验中应变测试技术领域，更具体的说是涉及一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置。

背景技术

材料力学实验中常需要监测试验样品有效拉伸/压缩段(一般为圆柱状)的轴向应变。目前，基于电子万能试验机的材料力学实验，几乎都是基于应变式引伸计测量轴向应变。应变式引伸计将试验样品标距段变形(悬臂刀口张开/收缩位移)转换为内置悬臂梁应变片的应变值，实现样品标距段变形监测。应变式引伸计的这种测量方法影响着脆性材料小变形测试的精度，而且数据长时稳定性较差(数据漂移)。

此外，对于低强度的脆性材料，应变式引伸计卡在试验样品上的刀口易造成样品表面损伤，形成拉伸压缩破坏的薄弱点，影响试验结果数据的有效性。

实用新型内容

本实用新型针对材料力学实验中应变式引伸计在测量轴向应变时存在的问题，设计了一种基于LVDT传感器的轴向应变测量装置，LVDT位移传感器可以达到微米级变形测量，且测量数据长时稳定性好，结构简单使用方便，该装置可以用于表征标准力学实验中样品轴向拉伸/压缩应变值。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，包括LVDT传感器，还包括上夹具、下夹具、螺杆、标距块和胶筋，标距块设置在上夹具和下夹具之间，下夹具上开设有贯穿的通孔，LVDT传感器的电磁线圈固定在所述通孔内，上夹具上开设有贯穿的螺孔，螺杆与螺孔螺纹连接且螺杆的一端贯穿螺孔与LVDT传感器的铁芯固定连接，LVDT传感器的铁芯设置在LVDT传感器的电磁线圈内，上夹具和下夹具分别通过胶筋固定在被测的试样上，在上夹具和试样相对的端面设有上凸筋，在下夹具和试样相对的端面设有下凸筋。

本实用新型在工作时，将被测的试样和本实用新型的测试装置装配好，具体为：先将LVDT传感器的电磁线圈固定在下夹具的通孔内，将螺杆与上夹具的螺孔螺纹连接且螺杆的一端贯穿螺孔与LVDT传感器的铁芯固定连接，且铁芯置于电磁线圈内，用胶筋将被测的试样固定在上夹具和下夹具上，同时，上夹具和下夹具之间通过标距块进行标距，通过螺杆旋转调整铁芯在电磁线圈中的位置，实现LVDT位移传感器的调零，然后取走标距块，进行试样拉伸或压缩试验。试验样品在经历拉伸/压缩变形过程中，固定于标距段上的LVDT铁芯随着样品变形发生刚体轴向位移，通过读取LVDT传感器位移读数，结合标距段长度，利用公式(1)计算试验样品轴向应变：

式(1)中：ε是轴向微应变，单位με；L是标距块标标定的标距(上凸筋和下凸筋之间的距离)，单位mm；ΔL是样品轴向变形，单位μm，通过LVDT位移传感器测量得到。依据公式(1)计算得到试验样品轴向应变。

进一步的，所述上夹具由第一连接板和与第一连接板垂直设置的第二连接板组成且截面呈T字型，所述第一连接板放置在标距块上，第二连接板与试样相对的端面开设有向第一连接板方向的设置上凹槽。开设上凹槽是为了形成夹角，便于将被测试样固定在凹槽内，便于将被测试固定在上夹具上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样向两侧移动，影响测试效果。

进一步的，所述下夹具由第三连接板和与第三连接板垂直设置的第四连接板组成且截面呈T字型，所述标距块放置在第三连接板上，第四连接板与试样相对的端面开设有向第三连接板方向的设置下凹槽。开设下凹槽是为了形成夹角，便于将被测试样固定在凹槽内，便于将被测试固定在下夹具上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样向两侧移动，影响测试效果。

进一步的，所述上夹具和下夹具的形状相同，上凸筋设置在第二连接板与试样相对的端面的中线处，下凸筋设置在第四连接板与试样相对的端面的中线处。上凸筋设置在第二连接板与试样相对的端面的中线处以及下凸筋设置在第四连接板与试样相对的端面的中线处是为了快速的算出式(1)中L，即L＝标距块的高度+1/2的上夹具的厚度+1/2的下夹具的厚度，并且当上夹具和下夹具的形状相同时，即上夹具和下夹具的厚度也相等，那么1/2的上夹具的厚度+1/2的下夹具的厚度即等于上夹具的厚度或下夹具的厚度，便于计算L。

进一步的，所述第二连接板两侧的第一连接板上开设有用于固定胶筋的上固定槽。上固定槽便于固定住固定胶筋。

进一步的，所述第四连接板两侧的第四连接板上开设有用于固定胶筋的下固定槽。下固定槽便于固定住固定胶筋。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

1、本实用新型是一种用于不仅限于标准力学实验中轴向应变测量装置，它增加了脆性材料小变形测量的方法，且数据稳定性优于传统的应变式引伸计，该装置结构简单，灵活小巧，可以便利地实现对不同标距下轴向应变的测量。

2、本实用新型的上夹具由第一连接板和与第一连接板垂直设置的第二连接板组成且截面呈T字型，所述第一连接板放置在标距块上，第二连接板与试样相对的端面开设有向第一连接板方向的设置上凹槽。开设上凹槽是为了形成夹角，便于将被测试样固定在凹槽内，便于将被测试固定在上夹具上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样向两侧移动，影响测试效果。

3、本实用新型的下夹具由第三连接板和与第三连接板垂直设置的第四连接板组成且截面呈T字型，所述标距块放置在第三连接板上，第四连接板与试样相对的端面开设有向第三连接板方向的设置下凹槽。开设下凹槽是为了形成夹角，便于将被测试样固定在凹槽内，便于将被测试固定在下夹具上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样向两侧移动，影响测试效果。

4、上夹具和下夹具的形状相同，上凸筋设置在第二连接板与试样相对的端面的中线处，下凸筋设置在第四连接板与试样相对的端面的中线处。上凸筋设置在第二连接板与试样相对的端面的中线处以及下凸筋设置在第四连接板与试样相对的端面的中线处是为了快速的算出式(1)中L，即L＝标距块的高度+1/2的上夹具的厚度+1/2的下夹具的厚度，并且当上夹具和下夹具的形状相同时，即上夹具和下夹具的厚度也相等，那么1/2的上夹具的厚度+1/2的下夹具的厚度即等于上夹具的厚度或下夹具的厚度，便于计算L。

附图说明

图1是本实用新型的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置的上夹具的结构示意图；

图3是本实用新型的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置的下夹具的结构示意图。

图中标记：1-螺杆，2-上夹具，3-标距块，4-铁芯，5-线圈，6-下夹具，7-下凸筋，8-胶筋，9-试样，10-上凸筋，11-第一连接板，12-第二连接板，13-螺孔，14-上凹槽，15-第三连接板，16-第四连接板，17-下凹槽，18-通孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本实用新型的保护范围。

实施例1:

如图1所示，一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，包括LVDT传感器，还包括上夹具2、下夹具6、螺杆1、标距块3和胶筋8，标距块3设置在上夹具2和下夹具6之间，下夹具6上开设有贯穿的通孔18，LVDT传感器的电磁线圈5固定在所述通孔18内，上夹具2上开设有贯穿的螺孔13，螺杆1与螺孔13螺纹连接且螺杆1的一端贯穿螺孔13与LVDT传感器的铁芯4固定连接，LVDT传感器的铁芯4设置在LVDT传感器的电磁线圈5内，上夹具2和下夹具6分别通过胶筋8固定在被测的试样9上，在上夹具2和试样9相对的端面设有上凸筋10，在下夹具6和试样9相对的端面设有下凸筋7。

本实用新型在工作时，将被测的试样9和本实用新型的测试装置装配好，具体为：先将LVDT传感器的电磁线圈5固定在下夹具6的通孔18内，将螺杆1与上夹具2的螺孔13螺纹连接且螺杆1的一端贯穿螺孔13与LVDT传感器的铁芯4固定连接，且铁芯4置于电磁线圈5内，

用胶筋8将被测的试样9固定在上夹具2和下夹具6上，同时，上夹具2和下夹具6之间通过标距块3进行标距，通过螺杆1旋转调整铁芯4在电磁线圈5中的位置，实现LVDT位移传感器的调零，然后取走标距块3，进行试样9拉伸或压缩试验。

试验样品在经历拉伸/压缩变形过程中，固定于标距段上的LVDT铁芯4随着样品变形发生刚体轴向位移，铁芯4在电磁线圈5中位置的移动，会引起线圈5电流发生变化，达到测量位移的目的。通过读取LVDT传感器位移读数，结合标距段长度，利用公式(1)计算试验样品轴向应变：

(1)

式(1)中：ε是轴向微应变，单位με；L是标距块3标标定的标距(上凸筋10和下凸筋7之间的距离)，单位mm；ΔL是样品轴向变形，单位μm，通过LVDT位移传感器测量得到。依据公式(1)计算得到试验样品轴向应变。通过改变标距块3的长度可以实现不同标距下轴向应变的测量。

需要说明的是，上夹具2和下夹具6要轻巧，防止自重导致铁芯4移动，产生数据误差。同时也应该具有较强的刚度，防止LVDT传感器重量导致铁芯4移动，产生数据误差。本实施例优选为ABS、PP或玻纤增强尼龙66制成。

如图2所示，在本实施例中，所述上夹具2由第一连接板11和与第一连接板11垂直设置的第二连接板12组成且截面呈T字型，所述第一连接板11放置在标距块3上，第二连接板12与试样9相对的端面开设有向第一连接板11方向的设置上凹槽14。开设上凹槽14是为了形成夹角，便于将被测试样9固定在凹槽内，便于将被测试固定在上夹具2上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样9向两侧移动，影响测试效果。

如图3所示，在本实施例中，所述下夹具6由第三连接板15和与第三连接板15垂直设置的第四连接板16组成且截面呈T字型，所述标距块3放置在第三连接板15上，第四连接板16与试样9相对的端面开设有向第三连接板15方向的设置下凹槽17。开设下凹槽17是为了形成夹角，便于将被测试样9固定在凹槽内，便于将被测试固定在下夹具6上，防止在进行拉伸或压缩试验时，被测试样9向两侧移动，影响测试效果。

优选的，所述第二连接板12两侧的第一连接板11上开设有用于固定胶筋8的上固定槽。上固定槽便于固定住固定胶筋8。

优选的，所述第四连接板16两侧的第四连接板16上开设有用于固定胶筋8的下固定槽。下固定槽便于固定住固定胶筋8。

实施例2：

如图1所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，在本实施例中，所述上夹具2和下夹具6的形状相同，上凸筋10设置在第二连接板12与试样9相对的端面的中线处，下凸筋7设置在第四连接板16与试样9相对的端面的中线处。上凸筋10设置在第二连接板12与试样9相对的端面的中线处以及下凸筋7设置在第四连接板16与试样9相对的端面的中线处是为了快速的算出式(1)中L，即L＝标距块3的高度+1/2的上夹具2的厚度+1/2的下夹具6的厚度，并且当上夹具2和下夹具6的形状相同时，即上夹具2和下夹具6的厚度也相等，那么1/2的上夹具2的厚度+1/2的下夹具6的厚度即等于上夹具2的厚度或下夹具6的厚度，便于计算L。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，包括LVDT传感器，其特征在于，还包括上夹具(2)、下夹具(6)、螺杆(1)、标距块(3)和胶筋(8)，标距块(3)设置在上夹具(2)和下夹具(6)之间，下夹具(6)上开设有贯穿的通孔(18)，LVDT传感器的电磁线圈(5)固定在所述通孔(18)内，上夹具(2)上开设有贯穿的螺孔(13)，螺杆(1)与螺孔(13)螺纹连接且螺杆(1)的一端贯穿螺孔(13)与LVDT传感器的铁芯(4)固定连接，LVDT传感器的铁芯(4)设置在LVDT传感器的电磁线圈(5)内，上夹具(2)和下夹具(6)分别通过胶筋(8)固定在被测的试样(9)上，在上夹具(2)和试样(9)相对的端面设有上凸筋(10)，在下夹具(6)和试样(9)相对的端面设有下凸筋(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，其特征在于，所述上夹具(2)由第一连接板(11)和与第一连接板(11)垂直设置的第二连接板(12)组成且截面呈T字型，所述第一连接板(11)放置在标距块(3)上，第二连接板(12)与试样(9)相对的端面开设有向第一连接板(11)方向的设置上凹槽(14)。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，其特征在于，所述下夹具(6)由第三连接板(15)和与第三连接板(15)垂直设置的第四连接板(16)组成且截面呈T字型，所述标距块(3)放置在第三连接板(15)上，第四连接板(16)与试样(9)相对的端面开设有向第三连接板(15)方向的设置下凹槽(17)。

4.根据权利要求3所述的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，其特征在于，所述上夹具(2)和下夹具(6)的形状相同，上凸筋(10)设置在第二连接板(12)与试样(9)相对的端面的中线处，下凸筋(7)设置在第四连接板(16)与试样(9)相对的端面的中线处。

5.根据权利要求2所述的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，其特征在于，所述第二连接板(12)两侧的第一连接板(11)上开设有用于固定胶筋(8)的上固定槽。

6.根据权利要求3所述的一种基于LVDT传感器的圆柱形试样轴向应变测试装置，其特征在于，所述第四连接板(16)两侧的第四连接板(16)上开设有用于固定胶筋(8)的下固定槽。

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