CN217425002U - 基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，属于建筑结构材料参数领域。包括弓形装置、激励设备、拾振设备、控制箱、计算机、数据采集箱以及信号发生器；所述弓形装置包括弯曲弓架及其上设置的受拉钢丝，所述受拉钢丝两端通过固定螺母设置在弯曲弓架两端底部；所述激励设备以及拾振设备设置在弓形装置的一侧或两侧；所述激励设备以及拾振设备不与所述弓形装置接触，且所述激励设备以及拾振设备的一端均正对所述受拉钢丝；所述激励设备的另一端与信号发生器的一端连接，所述拾振设备的另一端与控制箱的一端连接；所述信号发生器的另一端以及控制箱的另一端均与所述数据采集箱连接，而数据采集箱又与所述计算机通讯连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测试装置，特别是一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，属于建筑结构材料参数领域。
背景技术
材料模量的测试通常在万能试验机中进行，通过测量材料的应力-应变曲线来换算材料的弹性模型。但这种方法需要用到昂贵的实验设备，对测试材料的试件尺寸有着严格的要求，对薄片材料没有较好的适用性，且无法长时间测试材料模量的变化情况。
实用新型内容
针对现有技术的上述问题，本实用新型提供了一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，用以解决快速测量薄片材料的弹性模量的问题。
为实现此技术目的，本实用新型采用如下方案：
一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，包括弓形装置、激励设备、拾振设备、控制箱、计算机、数据采集箱以及信号发生器；所述弓形装置包括弯曲弓架及其上设置的受拉钢丝，所述受拉钢丝两端通过固定螺母设置在弯曲弓架两端底部；所述激励设备以及拾振设备设置在弓形装置的一侧或两侧；所述激励设备以及拾振设备不与所述弓形装置接触，且所述激励设备以及拾振设备的一端均正对所述受拉钢丝；所述激励设备的另一端与信号发生器的一端连接，所述拾振设备的另一端与控制箱的一端连接；所述信号发生器的另一端以及控制箱的另一端均与所述数据采集箱连接，而数据采集箱又与所述计算机通讯连接。
进一步地，所述激励设备为音响。
进一步地，所述拾振设备为激光探测仪。
进一步地，所述弯曲弓架的有效长度L为固定螺母之间的弯曲弓架长度，为25-32cm；所述受拉钢丝的有效长度l为固定螺母之间的受拉钢丝长度，为20-30cm。
进一步地，所述受拉钢丝的两端对称固定在所述弯曲弓架两端。
进一步地，所述固定螺母的螺帽固定设置在所述弯曲弓架外侧面。
进一步地，所述弯曲弓架为金属或塑料弯曲弓架。
进一步地，当激励设备(2)以及拾振设备(3)设置在弓形装置(1)的两侧时，待测试的弓形装置(1)放置在激励设备(2)以及拾振设备(3)中间，受拉钢丝(12)的轴向与拾振设备(3)的方向以及激励设备(2)的方向相垂直。
进一步地，所述受拉钢丝(12)的测点位置位于拾振设备(3)发出激光的焦点位置上。
进一步地，所述激励设备(2)距离受拉钢丝(12)8-12cm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型能通过弓形装置这种简易、廉价的工具快速测量薄片材料的弹性模量。可以根据弓形装置中受拉钢丝的振动频率实时测试弓架材料的模量变化情况。
附图说明
下面通过附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型弓形装置结构示意图；
图2为本实用新型基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置各部件连接示意图。
具体实施方式
结合附图1-2对本实用新型实施例进行详细说明。
实施例1
如图1-2所示，本实施例的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，包括弓形装置1、激励设备2、拾振设备3、控制箱4、计算机5、数据采集箱6以及信号发生器7。
如图1所示，弓形装置1包括弯曲弓架11及其上设置的受拉钢丝12，受拉钢丝12两端通过固定螺母13设置在弯曲弓架11两端底部，且受拉钢丝12的两端对称固定在弯曲弓架11两端，固定螺母13的螺帽固定设置在弯曲弓架11外侧面。
如图2所示，弓形装置1的一侧设置有激励设备2以及拾振设备3。激励设备2以及拾振设备3不与弓形装置1接触，且激励设备2以及拾振设备3的一端均正对受拉钢丝12。激励设备2的另一端与信号发生器7的一端连接，拾振设备3的另一端与控制箱4的一端连接。信号发生器7的另一端以及控制箱4的另一端均与数据采集箱6连接，而数据采集箱6又与计算机5通讯连接。
本实施例中，激励设备2为音响，拾振设备3为激光探测仪。利用该装置测试弹性钢片材料的弹性模量。选取一弹性模量未知的金属钢片，将其制作成弯曲弓架11。如图1所示，制备三个弯曲弓架11有效长度L和受拉钢丝12有效长度l不同的弓形装置1，并利用图2所示的音乐激励设备+激光探测仪获取其第一阶频率。弓形装置的材料、尺寸参数和频率结果如下表所示。其中，O点为弓形装置1与受拉钢丝12的连接处，A点为弯曲弓架11的最高点，h为弯曲弓架11最高点到受拉钢丝12的距离。弯曲弓架11的有效长度L为固定螺母13之间的弯曲弓架长度，受拉钢丝12的有效长度l为固定螺母13之间的受拉钢丝长度。
弹性金属材料的弓形装置模量测量的相关参数
经过计算，三个弓形装置1求得的弹性模量依次为：168803.6MPa、167354.4MPa、172299.3MPa。推算得到的弹性模量相差不大，均值为169485.8MPa，最大离差2.95％。考虑弓形装置1制作和测量时的手工误差，可以认为反演得到的弹性模量值是一致的。
利用MTS万能试验机对上述金属钢片进行拉伸试验，拉伸试验共进行3次，结果取三次试验的平均值，拉伸试验求得的弹性模量为171851.40MPa，与反推的弹性模量结果相比误差为1.377％，因此使用弓形装置1自内力反演计算弓形材料的弹性模量是简便有效的。
实施例2
本实施例中，激励设备2以及拾振设备3设置在弓形装置1的两侧，待测试的弓形装置1放置在激励设备2以及拾振设备3中间，受拉钢丝12的轴向与拾振设备3的方向以及激励设备2的方向相垂直。受拉钢丝12的测点位置位于拾振设备3发出激光的焦点位置上，且激励设备2距离受拉钢丝128-12cm。其它结构同实施例1，此处不再详述。
综上，尽管已经对本实用新型的实施例进行描述，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：包括弓形装置(1)、激励设备(2)、拾振设备(3)、控制箱(4)、计算机(5)、数据采集箱(6)以及信号发生器(7)；所述弓形装置(1)包括弯曲弓架(11)及其上设置的受拉钢丝(12)，所述受拉钢丝(12)两端通过固定螺母(13)设置在弯曲弓架(11)两端底部；所述激励设备(2)以及拾振设备(3)设置在弓形装置(1)的一侧或两侧；所述激励设备(2)以及拾振设备(3)不与所述弓形装置(1)接触，且所述激励设备(2)以及拾振设备(3)的一端均正对所述受拉钢丝(12)；所述激励设备(2)的另一端与信号发生器(7)的一端连接，所述拾振设备(3)的另一端与控制箱(4)的一端连接；所述信号发生器(7)的另一端以及控制箱(4)的另一端均与所述数据采集箱(6)连接，而数据采集箱(6)又与所述计算机(5)通讯连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述激励设备(2)为音响。
3.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述拾振设备(3)为激光探测仪。
4.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述弯曲弓架(11)的有效长度L为固定螺母(13)之间的弯曲弓架长度，为25-32cm；所述受拉钢丝(12)的有效长度l为固定螺母(13)之间的受拉钢丝长度，为20-30cm。
5.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述受拉钢丝(12)的两端对称固定在所述弯曲弓架(11)两端。
6.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述固定螺母(13)的螺帽固定设置在所述弯曲弓架(11)外侧面。
7.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述弯曲弓架(11)为金属或塑料弯曲弓架。
8.根据权利要求1所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：当激励设备(2)以及拾振设备(3)设置在弓形装置(1)的两侧时，待测试的弓形装置(1)放置在激励设备(2)以及拾振设备(3)中间，受拉钢丝(12)的轴向与拾振设备(3)的方向以及激励设备(2)的方向相垂直。
9.根据权利要求8所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述受拉钢丝(12)的测点位置位于拾振设备(3)发出激光的焦点位置上。
10.根据权利要求9所述的一种基于弓形装置自内力辨识的材料模量测试装置，其特征在于：所述激励设备(2)距离受拉钢丝(12)8-12cm。
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