專利名稱：變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向拉伸試驗(yàn)儀，具體涉及一種變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試 驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
自板殼理論建立以來，越來越多的領(lǐng)域用到板殼結(jié)構(gòu)，特別是航空航天領(lǐng)域大多 數(shù)的太空容器都是雙向受力結(jié)構(gòu)，如球型容器和薄壁筒型件等。為了解決其結(jié)構(gòu)及性能問 題，從上世紀(jì)40年代開始越來越多的人致力于雙向拉伸試驗(yàn)。到目前為止，雙向拉伸試驗(yàn) 尚未很好的解決，很大一部分原因就是雙拉裝置設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。學(xué)者們在不同時(shí)期研究了 不同類型的雙向拉伸試驗(yàn)方法，如單向拉伸下的雙拉試驗(yàn)，薄膜凸脹雙拉試驗(yàn)，壓力容器雙 拉試驗(yàn)，十字形試件雙拉試驗(yàn)等。由于十字形試件雙拉試驗(yàn)?zāi)茏钪庇^最直接的反應(yīng)試件的 雙向受力狀態(tài)，一經(jīng)出現(xiàn)就吸引了眾多的研究者，主要研究了機(jī)械式和液壓式的雙向拉伸
直ο已有的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置(參見圖7和圖8)其不能實(shí)現(xiàn)X-Y雙向的任意 比例加載，只能做特定的比例加載。在加載的作用下，壓頭向下移動(dòng)，X方向和Y方向的斜 撐桿與水平方向的夾角隨時(shí)間改變，不能保證X-Y方向的加載成恒定比例。到目前為止各 種方法和裝置都無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜加載路徑下變比例加載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的雙向拉伸試驗(yàn)裝置無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜加載路徑下變 比例加載的問題，進(jìn)而提供一種變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀。本發(fā)明的技術(shù)方案是變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀包括工作臺(tái)、四個(gè)斜 撐桿、四個(gè)拉壓傳感器和四個(gè)夾頭；所述雙向拉伸試驗(yàn)儀還包括斜滑塊、四個(gè)滾動(dòng)軸承和四 個(gè)水平滑塊，所述斜滑塊為倒置的梯形四棱臺(tái)，所述工作臺(tái)上開有十字滑槽，十字形試件置 于十字滑槽的上方，十字形試件的四個(gè)端頭各與一個(gè)夾頭固定連接，每個(gè)夾頭的外端面上 固定連接有一個(gè)拉壓傳感器，每個(gè)拉壓傳感器的外端與一個(gè)水平滑塊固定連接，每個(gè)水平 滑塊安裝在工作臺(tái)上，且每個(gè)水平滑塊在十字滑槽內(nèi)平滑移動(dòng)，每個(gè)斜撐桿的下端與一個(gè) 水平滑塊固定連接，每個(gè)斜撐桿的上端安裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承，每個(gè)滾動(dòng)軸承與斜滑塊的一 個(gè)相應(yīng)的梯形斜面接觸，每個(gè)滾動(dòng)軸承在斜滑塊的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面上滾動(dòng)，斜滑塊的 上端面與試驗(yàn)機(jī)的壓頭固定連接，每個(gè)斜撐桿與水平面的夾角為30° 70°，斜滑塊的左 右兩側(cè)的梯形斜面與上端面的夾角為20° 80°，斜滑塊的前后兩側(cè)的梯形斜面與上端 面的夾角為20° 80°。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果本發(fā)明的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試 驗(yàn)儀通過斜滑塊把豎直方向上的加載分解成水平面上相互垂直的兩組加載。由于同一個(gè)斜 滑塊的兩對(duì)梯形斜面的斜角是一定的，梯形斜面和滾動(dòng)軸承線接觸，不但可以大大降低摩 擦，并能保證水平方向上兩個(gè)垂直方向的加載的比例在整個(gè)試驗(yàn)過程中不變，通過調(diào)用不同角度的斜滑塊可以得到水平面上前后方向和左右方向不同的加載比例，即得到X-Y方向 不同的加載比例，實(shí)現(xiàn)雙拉十字形試件的復(fù)雜路徑變比例加載。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的立體圖(圖中X軸為拉伸試驗(yàn)儀的左右方向，Y軸為拉 伸試驗(yàn)儀的前后方向)，圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的后視 圖，圖4是斜滑塊1的主視圖，圖5是斜滑塊1的左視圖，圖6是圖4的仰視圖，圖7是已有 的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置的主視圖，圖8是已有的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1 圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的變比例加載的機(jī) 械式雙向拉伸試驗(yàn)儀包括工作臺(tái)6、四個(gè)斜撐桿3、四個(gè)拉壓傳感器5和四個(gè)夾頭8 ；所述雙 向拉伸試驗(yàn)儀還包括斜滑塊1、四個(gè)滾動(dòng)軸承2和四個(gè)水平滑塊4，所述斜滑塊1為倒置的 梯形四棱臺(tái)，所述工作臺(tái)6上開有十字滑槽6-1，十字形試件7置于十字滑槽6-1的上方， 十字形試件7的四個(gè)端頭各與一個(gè)夾頭8固定連接，每個(gè)夾頭8的外端面上固定連接有一 個(gè)拉壓傳感器5，每個(gè)拉壓傳感器5的外端與一個(gè)水平滑塊4固定連接，每個(gè)水平滑塊4安 裝在工作臺(tái)6上，且每個(gè)水平滑塊4在十字滑槽6-1內(nèi)平滑移動(dòng)，每個(gè)斜撐桿3的下端與一 個(gè)水平滑塊4固定連接，每個(gè)斜撐桿3的上端安裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承2，每個(gè)滾動(dòng)軸承2與斜 滑塊1的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面接觸，每個(gè)滾動(dòng)軸承2在斜滑塊1的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面上 滾動(dòng)，斜滑塊1的上端面與試驗(yàn)機(jī)的壓頭9固定連接，每個(gè)斜撐桿3與水平面的夾角α為 30° 70°，斜滑塊1的左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為20° 80°，斜滑 塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2與上端面的夾角Y為20° 80°。本實(shí)施方式的水平滑塊4在工作臺(tái)6的十字滑槽6-1內(nèi)平滑移動(dòng)的工作方式采用 的導(dǎo)軌導(dǎo)向系統(tǒng)，例如十字滑槽6-1的槽口截面設(shè)計(jì)為燕尾槽，水平滑塊4的下端設(shè)計(jì)有與 燕尾槽相配合的臺(tái)肩，或者十字滑槽6-1的槽口截面設(shè)計(jì)為直口槽，水平滑塊4的下端設(shè)計(jì) 有臺(tái)肩，然后采用壓板將水平滑塊4的臺(tái)肩壓在十字滑槽6-1內(nèi)，采用燕尾槽便于安裝，采 用直口槽便于加工。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2和圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)斜撐桿3與 水平面的夾角α為45°。如此設(shè)置，使斜撐桿能良好的分解力到水平方向，同時(shí)滿足對(duì)力 矩的限制。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為45°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為78°。如此設(shè)置，得到X-Y方向8:1的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為45°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為76°。如此設(shè)置，得到X-Y方向4:1的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為30°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為60°。如此設(shè)置，得到X-Y方向3:1的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為45°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為63°。如此設(shè)置，得到X-Y方向2:1的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為45°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為45°。如此設(shè)置，得到X-Y方向等比例加載。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為63°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為45°。如此設(shè)置，得到X-Y方向1:2的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為60°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為30°。如此設(shè)置，得到X-Y方向1:3的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖1、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的斜滑塊1的 左右兩側(cè)的梯形斜面1-1與上端面的夾角β為76°，斜滑塊1的前后兩側(cè)的梯形斜面1-2 與上端面的夾角Y為45°。如此設(shè)置，得到X-Y方向1:4的比例加載。其它組成和連接關(guān) 系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
十一結(jié)合圖1 圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的變比例加載的 機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀還增加有四個(gè)螺紋頂桿10和四個(gè)端板11，工作臺(tái)6的四周端面上各 固定安裝有一個(gè)端板11，每個(gè)螺紋頂桿10與相應(yīng)的端板11螺紋連接，調(diào)整水平滑塊4時(shí)螺 紋頂桿10的內(nèi)端與水平滑塊4相接觸。如此設(shè)置，便于試驗(yàn)前后水平滑塊4位置的調(diào)整。 其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。工作過程斜滑塊1與試驗(yàn)機(jī)的壓頭9連接，試驗(yàn)機(jī)的壓頭9下壓過程中斜滑塊1 的梯形斜面和滾動(dòng)軸承2接觸，且?guī)?dòng)斜撐桿3和水平滑塊4沿水平面上相互垂直的X方向 和Y方向平移滑動(dòng)，水平滑塊4連接拉壓傳感器5，拉壓傳感器5的另一端連著夾頭8，夾頭 8夾持著十字形試件7，實(shí)現(xiàn)對(duì)十字形試件7的拉伸。十字形試件7的X方向和Y方向的變 形量和拉力由拉壓傳感器5測定，信號(hào)由數(shù)據(jù)采集軟件采集處理，在電腦上記錄數(shù)據(jù)并實(shí) 時(shí)顯示水平方向上X方向和Y方向上試樣的拉力-位移曲線，通過后期處理得到應(yīng)力-應(yīng) 變曲線。
權(quán)利要求
一種變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，它包括工作臺(tái)(6)、四個(gè)斜撐桿(3)、四個(gè)拉壓傳感器(5)和四個(gè)夾頭(8)；其特征在于所述雙向拉伸試驗(yàn)儀還包括斜滑塊(1)、四個(gè)滾動(dòng)軸承(2)和四個(gè)水平滑塊(4)，所述斜滑塊(1)為倒置的梯形四棱臺(tái)，所述工作臺(tái)(6)上開有十字滑槽(6 1)，十字形試件(7)置于十字滑槽(6 1)的上方，十字形試件(7)的四個(gè)端頭各與一個(gè)夾頭(8)固定連接，每個(gè)夾頭(8)的外端面上固定連接有一個(gè)拉壓傳感器(5)，每個(gè)拉壓傳感器(5)的外端與一個(gè)水平滑塊(4)固定連接，每個(gè)水平滑塊(4)安裝在工作臺(tái)(6)上，且每個(gè)水平滑塊(4)在十字滑槽(6 1)內(nèi)平滑移動(dòng)，每個(gè)斜撐桿(3)的下端與一個(gè)水平滑塊(4)固定連接，每個(gè)斜撐桿(3)的上端安裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承(2)，每個(gè)滾動(dòng)軸承(2)與斜滑塊(1)的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面接觸，每個(gè)滾動(dòng)軸承(2)在斜滑塊(1)的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面上滾動(dòng)，斜滑塊(1)的上端面與試驗(yàn)機(jī)的壓頭(9)固定連接，每個(gè)斜撐桿(3)與水平面的夾角(α)為30°~70°，斜滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1 1)與上端面的夾角(β)為20°～80°，斜滑塊(1)的前后兩側(cè)的梯形斜面(1 2)與上端面的夾角(γ)為20°～80°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于每個(gè)斜 撐桿(3)與水平面的夾角(α)為45°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為45°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為78°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為45°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為76°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為30°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為45°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為63°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為45°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為45°。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為63°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為45°。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于斜 滑塊(1)的左右兩側(cè)的梯形斜面(1-1)與上端面的夾角(β )為60°，斜滑塊(1)的前后兩 側(cè)的梯形斜面(1-2)與上端面的夾角(Y)為30°。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，其特征在于所 述變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀還包括四個(gè)螺紋頂桿(10)和四個(gè)端板(11)，工作 臺(tái)(6)的四周端面上各固定安裝有一個(gè)端板(11)，每個(gè)螺紋頂桿(10)與相應(yīng)的端板(11)螺紋連接，調(diào)整水平滑塊(4)時(shí)螺紋頂桿(10)的內(nèi)端與水平滑塊(4)相接觸。
全文摘要
變比例加載的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)儀，它涉及一種雙向拉伸試驗(yàn)儀。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的雙向拉伸試驗(yàn)裝置無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜加載路徑下變比例加載的問題。本發(fā)明的斜滑塊為倒置的梯形四棱臺(tái)，工作臺(tái)上開有十字滑槽，十字形試件置于十字滑槽的上方，十字形試件的四個(gè)端頭各與一個(gè)夾頭固定連接，每個(gè)夾頭的外端面上固定連接有一個(gè)拉壓傳感器，每個(gè)拉壓傳感器的外端與一個(gè)水平滑塊固定連接，每個(gè)水平滑塊安裝在工作臺(tái)上，每個(gè)斜撐桿的下端與一個(gè)水平滑塊固定連接，每個(gè)斜撐桿的上端安裝有一個(gè)滾動(dòng)軸承，每個(gè)滾動(dòng)軸承與斜滑塊的一個(gè)相應(yīng)的梯形斜面接觸，每個(gè)滾動(dòng)軸承在斜滑塊的梯形斜面上滾動(dòng)。本發(fā)明適用于十字形試件的拉伸試驗(yàn)中。
文檔編號(hào)G01N3/08GK101907538SQ20101024008
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者單德彬, 孫圣迪, 徐文臣, 陳勇 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)