CN219456231U - 带预压力磁致伸缩性能测试台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带预压力磁致伸缩性能测试台架，包括：基座、压力传感器装置、螺线管装置、弹簧阻尼器装置、顶杆装置；压力传感器装置、螺线管装置、弹簧阻尼器装置、顶杆装置安装在基座上，螺线管装置位于压力传感器装置右侧，弹簧阻尼器装置位于螺线管装置右侧，顶杆装置位于弹簧阻尼器装置右侧。本实用新型用于预压力条件下磁致伸缩系数测试时磁致伸缩棒的固定，能够避免施加预压力与激励磁场时被测的磁致伸缩棒出现方向性问题，保障试验结果的准确性。

Description

带预压力磁致伸缩性能测试台架

技术领域

本实用新型属于磁致伸缩测试台架，具体涉及一种带预压力磁致伸缩性能测试台架。

背景技术

磁致伸缩效应是指材料在外磁场作用下，材料内部的磁分子从原来杂乱无序的排列变成沿磁场方向重新排序，最终导致材料尺寸发生改变的现象。此现象于1842年由著名物理学家焦耳首先发现，接着Villari发现了磁致伸缩的逆效应。通过磁致伸缩效应及其逆效应实现了磁能与机械能的相互转换。此后，由美国海军水面武器中心发明的被称为Terfenol-D的稀土超磁致伸缩材料开辟了磁致伸缩材料的新时代。人类利用超磁致伸缩材料磁致伸缩效应，研制出了水下声呐、制动器、控制器、换能器等一系列新产品；利用其逆效应，研制出力学传感器，液位仪等一系列新型传感器件。

从宏观角度来看，磁致伸缩是材料内部的磁畴在外磁场作用下发生转动的结果。磁致伸缩材料受到外加弹性应力(拉应力或者压应力)的作用时，磁畴将重新取向(畴壁位移和磁畴转动)。磁致伸缩材料在外加应力的作用下，会增强材料的磁致伸缩行为，因而有关于压力与材料磁致伸缩性能的研究一直备受关注。预压力条件下磁致伸缩性能准确检测对于理论研究、拓展磁致伸缩材料的应用领域、现有产品的改良优化都具有十分重要的意义

Terfenol-D稀土超磁致伸缩材料是在磁场的作用下可以发生较大变形的新型功能材料。这种材料可以将电磁能转换成机械能或声能，相反也能将机械能转换成电磁能，是一种重要的能量转换功能材料。但由于其脆性强、机械性能差，在带有预压力条件下的磁致伸缩性能测试时，对所施加预压力方向、大小都具有较高要求，以避免因预压力施加不当导致机械性破坏。此外Terfenol-D稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩现象具有方向性，为达到材料最佳的磁致伸缩性能，测试时应确保激励磁场方向与材料最优取向一致。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带预压力磁致伸缩性能测试台架，用于预压力条件下磁致伸缩系数测试时磁致伸缩棒的固定，能够避免施加预压力与激励磁场时被测的磁致伸缩棒出现方向性问题，保障试验结果的准确性。

技术方案如下：

带预压力磁致伸缩性能测试台架，包括：基座、压力传感器装置、螺线管装置、弹簧阻尼器装置、顶杆装置；基座为U形结构，上部的顶板、下部的底板的左端分别连接在端板上；端板内侧顶面设置有多个导向杆，顶板、底板分别设置有多个锁紧槽；压力传感器装置包括：传感器安装板、压力传感器本体、压力延长杆；压力传感器本体连接在传感器安装板侧面，压力延长杆一端固定在压力传感器本体上，另一端伸入测试通孔；传感器安装板设置有多个第一导向孔，传感器安装板的上下两个端面分别设置有多个第一锁紧螺纹孔，导向杆套装在第一导向孔上，螺钉穿过锁紧槽安装在第一锁紧螺纹孔内；螺线管装置位于压力传感器装置右侧，包括：弹簧和两个螺线安装板，弹簧两端连接在两个螺线安装板之间；螺线安装板设置有测试通孔、多个第二导向孔，螺线安装板在上下两个端面分别设置有多个第二锁紧螺纹孔，螺钉穿过锁紧槽安装在第二锁紧螺纹孔内；弹簧阻尼器装置位于螺线管装置右侧，包括：阻尼器安装板、弹簧阻尼器、阻尼延长杆，弹簧阻尼器连接在阻尼器安装板的侧部，阻尼延长杆一端固定于弹簧阻尼器，另一端伸入测试通孔，阻尼器安装板设置有多个第三导向孔，导向杆套装在第三导向孔内；顶杆装置位于弹簧阻尼器装置右侧，包括：顶杆安装板、顶杆，顶杆安装板设置有顶杆螺纹孔，顶杆螺纹孔外侧设置有多个第四导向孔；顶杆的端面设置有螺纹杆，螺纹杆安装在顶杆螺纹孔内，导向杆套装在第四导向孔上，顶杆安装板在上下两个端面分别设置有多个第三锁紧螺纹孔，螺钉穿过锁紧槽安装在第三锁紧螺纹孔内。

进一步，顶杆堵头设置有螺纹盲孔，顶杆堵头利用螺纹盲孔连接在螺纹杆的端部。

进一步，顶杆的侧面设置有顶杆通孔和滚花。

进一步，多个第一导向孔位于压力传感器本体外侧，多个第二导向孔位于测试通孔外侧，多个第三导向孔位于弹簧阻尼器外侧，第一导向孔、第二导向孔、第三导向孔、第四导向孔分别与导向杆的位置对应。

进一步，锁紧槽的延伸反向与导向杆的延伸方向相同。

进一步，端板设置有基座孔，导向杆的连接位置位于基座孔外侧。

进一步，阻尼器安装板正对顶杆装置的侧面设置有盲孔。

本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型用于预压力条件下磁致伸缩系数测试时对被实验器件(被测的磁致伸缩棒)进行固定，能够避免施加预压力与激励磁场时被测的磁致伸缩棒出现方向性问题，保障试验结果的准确性，同时能够避免因预压力施加不当，导致被测的磁致伸缩棒出现机械性破坏。

1、本实用新型采用通电螺线管提供激励磁场，使得该测试台架能够用于稳态磁场和交变磁场等不同激励磁场下的磁致伸缩性能的测试。

2、本实用新型设置有压力传感器装置、弹簧阻尼器装置和顶杆装置，通过配合使用，实现给定预压力条件下磁致伸缩性能的测试以及材料磁致伸缩力的检测试验。

3、本实用新型中，压力延长杆和阻尼延长杆的设置，有效避免了激励磁场与压力传感器和弹簧阻尼器之间的相互作用，从而影响试验结果。

4、本实用新型中，基座的导向杆能够确保被测磁致伸缩棒轴线、激励磁场方向、预压力处于同一直线上，避免位置因素影响试验结果。

附图说明

图1是本实用新型中带预压力磁致伸缩性能测试台架的结构示意图；

图2是本实用新型中基座的结构示意图；

图3是本实用新型中压力传感器装置的结构示意图；

图4是本实用新型中螺线管装置的结构示意图；

图5是本实用新型中弹簧阻尼器装置的结构示意图；

图6是本实用新型中顶杆装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本实用新型中带预压力磁致伸缩性能测试台架的结构示意图。

带预压力磁致伸缩性能测试台架，包括：基座1、压力传感器装置2、螺线管装置3、弹簧阻尼器装置4、顶杆装置5。压力传感器装置2、螺线管装置3、弹簧阻尼器装置4、顶杆装置5安装在基座1上，可用于检测给定预压力条件下材料磁致伸缩系数及磁致伸缩力。

如图2所示，是本实用新型中基座1的结构示意图。

基座1采用不导磁材料，为U形结构，左侧为端板，上部的顶板13、下部的底板14的左端分别连接在端板上；在端板设置有基座孔11，内侧顶面设置有多个(四个)表面光滑的导向杆12，导向杆12位于基座孔11外侧；顶板13、底板14分别设置有多个锁紧槽15，用于台架各部件与基座1的连接固定。

如图3所示，是本实用新型中压力传感器装置2的结构示意图。

压力传感器装置2包括：传感器安装板21、压力传感器本体22、压力延长杆23；压力传感器本体22连接在传感器安装板21侧面中部，压力延长杆8一端固定于压力传感器本体22的压力采集面的中心处，另一端用于与被测的磁致伸缩棒接触。

传感器安装板21设置有多个第一导向孔24，第一导向孔24的位置与导向杆12对应。第一导向孔24位于压力传感器本体22外侧。

传感器安装板21的上下两个端面分别设置有多个第一锁紧螺纹孔25，传感器安装板21安装到基座1的导向杆12后，导向杆12套装在第一导向孔24内，传感器安装板21位置调整固定后，螺钉穿过锁紧槽15安装在第一锁紧螺纹孔25内，将传感器安装板21位置固定。

如图4所示，是本实用新型中螺线管装置3的结构示意图。

螺线管装置3包括：两个螺线安装板31、弹簧32，弹簧32两端连接在两个螺线安装板31之间；螺线安装板31中部设置有测试通孔35，测试通孔35外侧设置有多个第二导向孔33，多个第二导向孔33位于测试通孔35外侧。螺线安装板31在上下两个端面分别设置有多个第二锁紧螺纹孔34。

被测的磁致伸缩棒放置在弹簧32中，两端抵在两侧的测试通孔35上，压力延长杆23从测试通孔35伸入与被测的磁致伸缩棒接触。

螺线管装置3安装在基座1后，导向杆12套装在第二导向孔33内，两个螺线安装板31位置调整固定后，螺钉穿过锁紧槽15安装在第二锁紧螺纹孔34内，将传感器安装板21位置固定。

如图5所示，是本实用新型中弹簧阻尼器装置4的结构示意图。

弹簧阻尼器装置4包括：阻尼器安装板41、弹簧阻尼器42、阻尼延长杆43。

弹簧阻尼器42连接在阻尼器安装板41的侧部，阻尼延长杆43一端固定于弹簧阻尼器42的中心，另一端从测试通孔35伸入，与被测的磁致伸缩棒接触。

阻尼器安装板41设置有多个第三导向孔44，第三导向孔44位于弹簧阻尼器42外侧，与导向杆12位置对应，弹簧阻尼器装置4安装到基座1后，导向杆12套装在第三导向孔44内。

阻尼器安装板41正对顶杆装置5的侧面设置有盲孔，用于承载顶杆装置5所施加的预压力。

如图6所示，是本实用新型中顶杆装置5的结构示意图。

顶杆装置5包括：顶杆安装板51、顶杆52、顶杆堵头53。

顶杆安装板13在中部设置有顶杆螺纹孔，顶杆螺纹孔外侧设置有多个第四导向孔54，第四导向孔54与导向杆12位置对应。顶杆安装板13在上下两个端面分别设置有多个第三锁紧螺纹孔55。

顶杆52的端面设置有螺纹杆，螺纹杆安装在顶杆螺纹孔内，顶杆52的侧部设置有顶杆通孔56，顶杆52的表面设置有滚花，通过旋转顶杆52驱动弹簧阻尼器装置4挤压被测的磁致伸缩棒，提供预压力。

顶杆堵头53设置有螺纹盲孔，顶杆堵头53利用螺纹盲孔连接在螺纹杆的端部。

顶杆装置5安装在基座1后，导向杆12套装在第四导向孔54上。

顶杆安装板51位置调整固定后，螺钉穿过锁紧槽15安装在第三锁紧螺纹孔55内，将顶杆安装板51位置固定。顶杆堵头53抵在阻尼器安装板41的盲孔上。

安装和使用过程如下：

1、将压力传感器装置2、螺线管装置3、弹簧阻尼器装置4、顶杆装置5依次安装在基座1上；

传感器安装板21的四个第一导向孔24套装在基座1的四个导向杆12，推向端板一侧，传感器安装板21位置确定后，螺钉穿过锁紧槽15连接在第一锁紧螺纹孔25上，将传感器安装板21位置固定。

将导向杆12套装在螺线安装板31的四个第二导向孔33上，两个螺线安装板31推向端板一侧，在被测的磁致伸缩棒两端贴应变片，然后将贴有应变片的被测磁致伸缩放置在弹簧32中，两端抵在两侧的测试通孔35上，两个螺线安装板31位置确定后，螺钉穿过锁紧槽15连接在第二锁紧螺纹孔34内，将传感器安装板21位置固定；

将导向杆12套装在阻尼器安装板41的四个第三导向孔44上，阻尼延长杆43前端从测试通孔35伸入，与被测的磁致伸缩棒接触；

将导向杆12套装在顶杆安装板13的四个第四导向孔54上，顶杆堵头53抵在阻尼器安装板41的盲孔上，顶杆安装板51位置确定后，螺钉穿过锁紧槽15连接在第三锁紧螺纹孔55内，将顶杆安装板51位置固定；

2、通过旋转顶杆52驱动弹簧阻尼器装置4向左移动，阻尼延长杆43挤压磁致伸缩棒，实现给定预压力的加载，同时被测的磁致伸缩棒的固定；完成相关电路连接后，即可实现给定预压力条件下材料磁致伸缩系数及磁致伸缩力的测试试验。

本实用新型所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，包括：基座、压力传感器装置、螺线管装置、弹簧阻尼器装置、顶杆装置；基座为U形结构，上部的顶板、下部的底板的左端分别连接在端板上；端板内侧顶面设置有多个导向杆，顶板、底板分别设置有多个锁紧槽；压力传感器装置包括：传感器安装板、压力传感器本体、压力延长杆；压力传感器本体连接在传感器安装板侧面，压力延长杆一端固定在压力传感器本体上，另一端伸入测试通孔；传感器安装板设置有多个第一导向孔，传感器安装板的上下两个端面分别设置有多个第一锁紧螺纹孔，导向杆套装在第一导向孔上，螺钉穿过锁紧槽安装在第一锁紧螺纹孔内；螺线管装置位于压力传感器装置右侧，包括：弹簧和两个螺线安装板，弹簧两端连接在两个螺线安装板之间；螺线安装板设置有测试通孔、多个第二导向孔，螺线安装板在上下两个端面分别设置有多个第二锁紧螺纹孔，螺钉穿过锁紧槽安装在第二锁紧螺纹孔内；弹簧阻尼器装置位于螺线管装置右侧，包括：阻尼器安装板、弹簧阻尼器、阻尼延长杆，弹簧阻尼器连接在阻尼器安装板的侧部，阻尼延长杆一端固定于弹簧阻尼器，另一端伸入测试通孔，阻尼器安装板设置有多个第三导向孔，导向杆套装在第三导向孔内；顶杆装置位于弹簧阻尼器装置右侧，包括：顶杆安装板、顶杆，顶杆安装板设置有顶杆螺纹孔，顶杆螺纹孔外侧设置有多个第四导向孔；顶杆的端面设置有螺纹杆，螺纹杆安装在顶杆螺纹孔内，导向杆套装在第四导向孔上，顶杆安装板在上下两个端面分别设置有多个第三锁紧螺纹孔，螺钉穿过锁紧槽安装在第三锁紧螺纹孔内。

2.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，顶杆堵头设置有螺纹盲孔，顶杆堵头利用螺纹盲孔连接在螺纹杆的端部。

3.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，顶杆的侧面设置有顶杆通孔和滚花。

4.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，多个第一导向孔位于压力传感器本体外侧，多个第二导向孔位于测试通孔外侧，多个第三导向孔位于弹簧阻尼器外侧，第一导向孔、第二导向孔、第三导向孔、第四导向孔分别与导向杆的位置对应。

5.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，锁紧槽的延伸反向与导向杆的延伸方向相同。

6.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，端板设置有基座孔，导向杆的连接位置位于基座孔外侧。

7.如权利要求1所述的带预压力磁致伸缩性能测试台架，其特征在于，阻尼器安装板正对顶杆装置的侧面设置有盲孔。