CN218955989U - 一种应变片可靠性测试的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应变片可靠性测试的装置，包括：测试构件；测力表，一端与测试构件的一端连接；第一万向连接机构，一端与测力表的另一端连接；加载机构，包括施力调节单元和传力杆，传力杆一端与第一万向连接机构一端连接，且外围固定有施力调节单元；第一固定柱和第二固定柱，第一固定柱的一端与测试构件的另一端连接，第二固定柱套在传力杆外围；反力架，一端与第一固定柱连接，另一端与第二固定柱连接。通过本实用新型能解决企业无法自行对应变片进行可靠性测试的问题，同时也为第三方检定机构提供一种抽查应变片可靠性测试的设备。

Description

一种应变片可靠性测试的装置

技术领域

本实用新型涉及应变片测试装置技术领域，尤其是一种应变片可靠性测试的装置。

背景技术

目前桥梁、结构工程等受力构件的内力测试大多采用电阻式应变片，应变片分普通电阻式应变片和集成式电阻应变片，普通的电阻式应变片由于应变片的温度误差需要同时粘贴补偿应变片，粘贴和焊接接线较为繁琐，但其优点时便宜；集成式应变片内部集成了温度补偿模块，因此粘贴时不需要再另外粘贴温度补偿应变片，而且不需要焊接，粘贴和接线工作简单、快捷，工作效率高，但其缺点是比普通电阻式应变片贵。普通电阻式应变片和集成式电阻应变片均属于耗材，目前这两种应变片均为一次性耗材，无法重复使用，因此无法对其进行校准或检定，但根据质量体系要求，应变片为一种测力关键耗材，其可靠性将直接影响到测试结果，如果应变片的可靠性差，将会导致结果误判，具体为：若测试结果偏大将会导致材料投入的增加，浪费资源；若测试结果偏小，可能导致甚至造成不可预见的安全事故。因此，抽取一定比例的应变片进行校准或检定是有非常必要的。然而，目前市场上尚没有类似的检定机构，使用该耗材的企业因此也就无法进行送检抽验，导致企业无法对应变片的可靠性进行测试。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种应变片可靠性测试的装置，能很好地满足质量体系中对重要耗材应变片进行抽样测试验证的要求，解决企业无法自行对应变片进行可靠性测试的问题，同时也可为第三方检定机构提供一种抽查应变片可靠性测试的有效设备。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种应变片可靠性测试的装置，包括：

测试构件，用于粘贴被测试的应变片；

测力表，其一端与所述测试构件的一端连接；

第一万向连接机构，其一端固定，与所述测力表的另一端连接，另一端可相对一端旋转；

加载机构，其包括施力调节单元和传力杆，所述传力杆一端与所述第一万向连接机构可旋转的一端连接，所述施力调节单元设置在所述传力杆另一端的外围，或所述传力杆一端和另一端的外围，以调节对测试构件施加的拉力或压力；

固定柱，其包括第一固定柱和第二固定柱，所述第一固定柱的一端与所述测试构件的另一端连接，所述第二固定柱套在所述传力杆外围，能供所述传力杆在受到外力驱动时前后移动；

反力架，其设置在所述测力表、所述第一万向连接机构和所述加载机构的外侧，一端与所述第一固定柱连接，另一端与所述第二固定柱连接。

进一步的，所述反力架包括至少两根反力连接杆，所述反力连接杆以所述测试构件为中心轴均匀分布，包括两根反力连接杆部和一根反力支撑杆部，所述反力支撑杆部的两端分别与两根所述反力连接杆部的一端连接，两根所述反力连接杆部的另一端分别与所述第一固定柱和所述第二固定柱连接。

更进一步的，所述反力架还包括加固杆，所述加固杆一端与所述反力支撑杆部连接，另一端与第二固定柱连接。

进一步的，所述第一万向连接机构为球铰。

进一步的，所述反力架与第一固定柱通过第一连接件连接，所述第一连接件一端与所述第一固定柱通过锚栓或第二万向连接机构连接，另一端与所述测试构件螺纹连接。

进一步的，所述第二固定柱设置有内螺纹，所述传力杆设置有外螺纹以匹配沿着第二固定柱前后移动。

进一步的，所述测试构件与所述测力表为螺纹连接，所述测力表与第一万向连接机构通过第二连接件连接，所述第二连接件与所述测力表为螺纹连接。

进一步的，所述施力调节单元包括拉力调节件和压力调节件，所述传力杆靠近第一万向连接机构的一端外围固定有所述拉力调节件，另一端外围固定有所述压力调节件，所述第二固定柱设置于所述拉力调节件和所述压力调节件之间；

或所述施力调节单元包括拉压力调节件，所述传力杆远离第一万向连接机构的另一端外围固定有拉压力调节件，所述第二固定柱设置于拉压力调节件靠近第一万向连接机构的一侧。

更进一步的，所述拉力调节件和所述压力调节件包括施力部和调节连接杆部，所述施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与所述传力杆连接；

或所述拉压力调节件包括施力部和调节连接杆部，所述施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与所述传力杆连接。

以上所述的应变片可靠性测试的装置，在环境温度T状态下，测试构件的计算应变值ε_F为

其中：A、E分别为测试构件的断面积和弹性模量，为已知量，F为测力表的读数，即测试构件受到的应力；在环境温度T状态下，通过调节施力调节单元向标准构件施加不同的压力和拉力，即改变测试构件的应力，依照

计算获得对应F值下的计算应变值ε_F，同时读取测试构件上的被测试的应变片的应变值ε_C；通过n组F值，即F₁、F₂、...、F_n，获得n组ε_F和n组ε_C；对n组ε_F和n组ε_C进行对比，依照比对结果对测试应变片的可靠性进行评价。

以上所述的应变片可靠性测试的装置，具有以下优点：

(1)采用本实用新型的应变片可靠性测试装置，测试时仅需要一个在校准有效期内的测力表和通用的应变采集软件，如DH3815N静态应变测试系统等，即可实现应变片可靠性的快速测试。

(2)采用本实用新型能为应变片耗材总体质量的评定提供便利手段，适合检验检测机构及应变片采购企业使用。

(3)本发明的构造简单、设计合理、使用成本低、操作便利快捷。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的立体结构示意图。

图2是本实用新型实施例1的主视结构示意图。

图3是图2的左视结构示意图。

图4是本实用新型实施例2的立体结构示意图。

图5是本实用新型实施例2的主视结构示意图。

图中，第一固定柱1，反力架2，应变片3，测试构件4，测力表5，第二连接件6，拉力调节件7，第二固定柱8，传力杆9，压力调节件10，加固杆11，第一万向连接机构12，第一连接件13，锚栓14，拉压调节件15。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1

一种应变片可靠性测试的装置，结合图1-3所示，包括测试构件4、测力表5、第一万向连接机构12、加载机构、固定柱和反力架2，其中：测试构件4，用于粘贴被测试的应变片3，其为标准尺寸不锈钢构件，测试区段内在T温度状态下横断面的面积为恒定值A、弹性模量为E，应变片3粘贴在测试区段内；测力表5，其一端与测试构件4的一端连接；第一万向连接机构12，其一端固定，与测力表5的另一端连接，另一端可相对一端旋转；加载机构，包括施力调节单元和传力杆9，施力调节单元包括拉力调节件7和压力调节件10，传力杆9一端与第一万向连接机构12可旋转的一端连接，且传力杆9这一端外围固定有拉力调节件7，另一端外围固定有压力调节件10，拉力调节件7向远离测试构件4的方向移动，即对测试构件4施加拉力，压力调节件10向靠近测试构件4的方向移动，即对测试构件4施加压力；固定柱，包括第一固定柱1和第二固定柱8，第一固定柱1的一端与测试构件4的另一端连接，第二固定柱8套在传力杆9外围且位于拉力调节件7和压力调节件10之间，能供传力杆9在受到外力驱动时前后移动；反力架2，设置在测力表5、第一万向连接机构12和加载机构的外侧，一端与第一固定柱1连接，另一端与第二固定柱8连接，为整个装置提供支撑及在测试时提供竖向反力，反力架2由固定柱来固定。

进一步的，反力架2包括至少两根反力连接杆，反力连接杆以测试构件4为中心轴均匀分布，即若反力连接杆设置2根，反力连接杆之间的角度为180°，若反力连接杆设置有3根，相邻的反力连接杆之间的角度则为120°，以此类推。本实施例的反力连接杆设置有3根。反力连接杆包括两根反力连接杆部和一根反力支撑杆部，反力支撑杆部的两端分别与两根反力连接杆部的一端垂直连接，两根反力连接杆部的另一端分别与第一固定柱1和第二固定柱8垂直连接，即两根反力连接杆部和一根反力支撑杆部连接形成“[”型。

更进一步的，反力架2还包括加固杆11，由于在加载机构的一端需施加拉力或压力，因此对反力架2靠近加载机构的这一端进行加固，加固杆11一端与反力支撑杆部连接，另一端与第二固定柱8连接，加固杆11优选与反力连接杆部平行。反力架2和加固杆11都可以由钢筋制成。

进一步的，本实施例选择的第一万向连接机构12为球铰，如此一来，即使加载机构一端发生转动，也不会使测试构件4和测力表5发生转动。

进一步的，本实施例提供了一种方便拆装的结构。反力架2与第一固定柱通过第一连接件13连接，第一连接件13一端与第一固定柱通过锚栓14连接，具体在第一固定柱设置一个销孔，第一连接件13的一端也设置有销孔，第一连接件13插入第一固定柱中，锚栓14穿过第一固定柱和第一连接件13的销孔实现二者的连接，第一固定柱可绕锚栓14左右自由转动，相当于铰接，也可采用第二万向连接机构，如球铰；第一连接件13另一端与测试构件4螺纹连接，测试构件4与测力表5也为螺纹连接，即可以将测试构件4的两端设置为圆管结构，内壁有内螺纹，第一连接件13与测试构件4连接的一端为螺杆结构，有外螺纹，测力表5与测试构件4连接的一端也为螺杆结构，有外螺纹，如此测试构件4可以很好地与第一连接件13和测力表5拧固。对于测力表5与万向连接机构12的连接，测力表5与万向连接机构12通过第二连接件6连接，第二连接件6与测力表5一端设置为圆管结构，内壁有内螺纹，测力表5与第二连接件6连接的一端则为螺杆结构，有外螺纹，如此第二连接件6则可以和测力表5很好地拧固，而第二连接件6的另一端与万向连接机构12为固定连接。万向连接机构12的另一端与传力杆9也为固定连接。对于第二固定柱8在传力杆9外围的设置方式，第二固定柱8设置有内螺纹，传力杆9位于拉力调节件7和压力调节件10之间的部分设置有外螺纹，传力杆9能匹配在第二固定柱9的内螺纹限制下前后移动，如此一来，在调整拉力或压力时，旋转拉力调节件7或压力调节件10，传力杆9与第二固定柱8的相对位置即发生变化，从而改变测试构件4承受的F值，在不调整时，由于螺纹的限制，传力杆9与第二固定柱8的相对位置不会发生变化，第二固定柱8为传力杆9移动提供通道，并通过螺纹的咬合将荷载传递给反力架2。

进一步的，为方便调整拉力或压力，拉力调节件7和压力调节件10均包括施力部和调节连接杆部，施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与传力杆9连接即类似于方向盘式的结构，而传力杆9与拉力调节件7连接的位置处，断面为矩形，与压力调节件10连接的位置处，断面为方形。通过拧动拉力调节件7带动传力杆9向远离测力表5的方向移动，提供拉力，拧动压力调节件10带动传力杆9向靠近测力表5方向移动，提供压力。

本实施例所述的应变片可靠性测试的装置进行应变片可靠性测试的方法，具体为：由于测试构件4的断面积A和弹性模量E分别为已知量，在T温度状态下，由

可知

F为测试构件受到的应力，则由测力表5的读数可读出，因此，根据

可计算获得测试构件4的计算应变值ε_F；在环境温度T状态下，通过调整加载机构(转动拉力调节件7向前移动和转动压力调节件10向后移动)改变测试构件的应力，依照

计算获得对应F值下的计算应变值ε_F，同时读取测试构件上的被测试的应变片的应变值ε_C；通过n组F值，即F₁、F₂、...、F_n，获得n组ε_F和n组ε_C；对n组ε_F和n组ε_C进行对比，进而对测试应变片3的可靠性进行评价。对比可参照标准要求，如JTGTJ21-01-2015《公路桥梁荷载试验规程》，其中规定测试设备精度不大于预计测量值的5％。

本实施例提供了一种更具体的安装方法和测试方法：

(1)在加工厂制作反力架2各组件，将反力连接杆按120°间隔焊接在第一固定柱1和第二固定柱8上，然后将加固杆11焊接到第二固定柱8上，完成反力架2的安装。(2)将第一连接件13通过销孔用锚栓14连接到第一固定柱1上。(3)将第二连接件6固结到球铰固定的一端，然后再将球铰的可旋转的一端固结到传力杆9的一端。(4)将传力杆9的另一端穿过第二固定柱8，并旋转拉力调节件7，使传力杆9的设置有外螺纹的部分位于第二固定柱8带螺纹的孔中，将压力调节件10固结到传力杆9的另一端。上述(1)～(4)可在工厂加工完成。

(5)将测试构件4一端拧固到第一连接件13上。(6)将测力表5一端拧固到测试构件4上，另一端拧固到第二连接件6上，如果位置不合适，可转动拉力调节件7来调整。(6)将被测试的应变片3粘贴在测试构件4上，方向与其平行。

(7)将数据线连接到无线测试机箱上并开机。(8)打开电脑中的数据采集软件，通过WiFi连接上测试机箱，然后设置好参数，平衡初始数据，其中：采集软件用于采集应变片测得的应变值；应力值F通过表盘读取。(9)旋转拉力调节件7，测力表5拉力读数增加，加载到预测拉力的60％持荷五分钟，然后再卸载到初始状态，对整个测试系统进行热身。(10)旋转拉力调节件7进行拉力测试，加载到预计加载最大值的10％，稳定荷载5分钟，然后读取测力表5拉力F₁和测试应变片3的测试应变值ε_C1。(11)按预测加载最大值的10％增量逐级加载，分别同时读取F_i和测试应变片3的测试应变值ε_Ci。(12)将F_i推算对于计算应变值ε_Fi。(13)对n组ε_F和n组ε_C进行归纳分析，进而对测试应变片3的拉力应变测试可靠性进行评价。(14)旋转压力调节件10，测力表5压力读数增加，加载到预测压力的60％持荷五分钟，然后再卸载到初始状态，对整个测试系统进行测试前调试工作。(15)旋转压力调节件10进行压力测试，加载到预计加载最大值的10％，稳定荷载5分钟，然后读取测力表5压力F₁和测试应变片3的测试应变值ε_C1。(16)按预测加载最大值的10％增量逐级加载，分别同时读取F_i和测试应变片3的测试应变值ε_Ci。(17)将F_i推算对于计算应变值ε_Fi。(18)对n组ε_F和n组ε_C进行归纳分析比较，进而对测试应变片3的压力应变测试可靠性进行评价。

实施例2

实施例2和实施例1的结构基本相同，但提供了另外一种加载机构，其中，加载机构的施力调节单元包括拉压力调节件15，传力杆9远离第一万向连接机构12的另一端外围固定有拉压力调节件15，针对于第二固定柱8，其设置也作出补充说明，第二固定柱8设置于拉压力调节件靠近第一万向连接机构的一侧，第二固定柱8与传力杆9的连接方式还是一样的。

对于拉压力调节件15的结构，包括施力部和调节连接杆部，施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与传力杆9连接即类似于方向盘式的结构，而传力杆9与拉压力调节件15连接的位置处，断面为方形。通过转动拉压力调节件15施加压力或提供拉力。

本实施例所述的应变片可靠性测试的装置进行应变片可靠性测试的方法，具体为：由于测试构件4的断面积A和弹性模量E分别为已知量，在T温度状态下，由

可知

F为测试构件受到的应力，则由测力表5的读数可读出，因此，根据

可计算获得测试构件4的计算应变值ε_F；在环境温度T状态下，通过调整加载机构(顺时针或逆时针转动拉压调节件15)改变测试构件的应力，依照

计算获得对应F值下的计算应变值ε_F，同时读取测试构件上的被测试的应变片的应变值ε_C；通过n组F值，即F₁、F₂、...、F_n，获得n组ε_F和n组ε_C；对n组ε_F和n组ε_C进行归纳分析对比，进而对测试应变片3的可靠性进行评价。对比可参照标准要求，如JTGTJ21-01-2015《公路桥梁荷载试验规程》，其中规定测试设备精度不大于预计测量值的5％。

本实施例提供了一种更具体的安装方法和测试方法：

(1)在加工厂制作反力架2各组件，将反力连接杆按120°间隔焊接在第一固定柱1和第二固定柱8上，然后将加固杆11焊接到第二固定柱8上，完成反力架2的安装。(2)将第一连接件13通过销孔用锚栓14连接到第一固定柱1上。(3)将第二连接件6固结到球铰固定的一端，然后再将球铰的可旋转的一端固结到传力杆9的一端。(4)将传力杆9的另一端穿过第二固定柱8，并旋转使传力杆9的设置有外螺纹的部分位于第二固定柱8带螺纹的孔中，将拉压调节件15固结到传力杆9的另一端。上述(1)～(4)可在工厂加工完成。

(5)将测试构件4一端拧固到第一连接件13上。(6)将测力表5一端拧固到测试构件4上，另一端拧固到第二连接件6上，如果位置不合适，可转动拉压调节件15来调整。(6)将被测试的应变片3粘贴在测试构件4上，方向与其平行。

(7)将数据线连接到无线测试机箱上并开机。(8)打开电脑中的数据采集软件，通过WiFi连接上测试机箱，然后设置好参数，平衡初始数据，其中：采集软件用于采集应变片测得的应变值；应力值F通过表盘读取。(9)旋转拉压调节件15带动传力杆向远离测力表方向移动，测力表5拉力读数增加，加载到预测拉力的60％持荷五分钟，然后再卸载到初始状态，对整个测试系统进行热身。(10)旋转拉压调节件15进行拉力测试，加载到预计加载最大值的10％，稳定荷载5分钟，然后读取测力表5拉力F₁和测试应变片3的测试应变值ε_C1。(11)按预测加载最大值的10％增量逐级加载，分别同时读取F_i和测试应变片3的测试应变值ε_Ci。(12)将F_i推算对于计算应变值ε_Fi。(13)对n组ε_F和n组ε_C进行归纳分析，进而对测试应变片3的拉力应变测试可靠性进行评价。(14)旋转压力调节件10，测力表5压力读数增加，加载到预测压力的60％持荷五分钟，然后再卸载到初始状态，对整个测试系统进行测试前调试工作。(15)旋转拉压调节件15驱动传力杆向测力表方向移动进行压力测试，加载到预计加载最大值的10％，稳定荷载5分钟，然后读取测力表5压力F₁和测试应变片3的测试应变值ε_C1。(16)按预测加载最大值的10％增量逐级加载，分别同时读取F_i和测试应变片3的测试应变值ε_Ci。(17)将F_i推算对于计算应变值ε_Fi。(18)对n组ε_F和n组ε_C进行比较，进而对测试应变片3的压力应变测试可靠性进行评价。

Claims (9)

1.一种应变片可靠性测试的装置，其特征在于包括：

测试构件，用于粘贴被测试的应变片；

测力表，其一端与所述测试构件的一端连接；

第一万向连接机构，其一端固定，与所述测力表的另一端连接，另一端可相对一端旋转；

加载机构，其包括施力调节单元和传力杆，所述传力杆一端与所述第一万向连接机构可旋转的一端连接，所述施力调节单元设置在所述传力杆另一端的外围，或所述传力杆一端和另一端的外围，以调节对测试构件施加的拉力或压力；

固定柱，其包括第一固定柱和第二固定柱，所述第一固定柱的一端与所述测试构件的另一端连接，所述第二固定柱套在所述传力杆外围，能供所述传力杆在受到外力驱动时前后移动；

反力架，其设置在所述测力表、所述第一万向连接机构和所述加载机构的外侧，一端与所述第一固定柱连接，另一端与所述第二固定柱连接。

2.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述反力架包括至少两根反力连接杆，所述反力连接杆以所述测试构件为中心轴均匀分布，包括两根反力连接杆部和一根反力支撑杆部，所述反力支撑杆部的两端分别与两根所述反力连接杆部的一端连接，两根所述反力连接杆部的另一端分别与所述第一固定柱和所述第二固定柱连接。

3.根据权利要求2所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述反力架还包括加固杆，所述加固杆一端与所述反力支撑杆部连接，另一端与第二固定柱连接。

4.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述第一万向连接机构为球铰。

5.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述反力架与第一固定柱通过第一连接件连接，所述第一连接件一端与所述第一固定柱通过锚栓或第二万向连接机构连接，另一端与所述测试构件螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述第二固定柱设置有内螺纹，所述传力杆设置有外螺纹以匹配沿着第二固定柱前后移动。

7.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述测试构件与所述测力表为螺纹连接，所述测力表与第一万向连接机构通过第二连接件连接，所述第二连接件与所述测力表为螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述施力调节单元包括拉力调节件和压力调节件，所述传力杆靠近第一万向连接机构的一端外围固定有所述拉力调节件，另一端外围固定有所述压力调节件，所述第二固定柱设置于所述拉力调节件和所述压力调节件之间；

或所述施力调节单元包括拉压力调节件，所述传力杆远离第一万向连接机构的另一端外围固定有拉压力调节件，所述第二固定柱设置于拉压力调节件靠近第一万向连接机构的一侧。

9.根据权利要求8所述的应变片可靠性测试的装置，其特征在于：

所述拉力调节件和所述压力调节件包括施力部和调节连接杆部，所述施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与所述传力杆连接；

或所述拉压力调节件包括施力部和调节连接杆部，所述施力部呈圆环状，并通过调节连接杆部与所述传力杆连接。

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