專利名稱：材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料測試領(lǐng)域，具體涉及一種用于測量材料長期蠕變性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
許多工程材料具有明顯的粘彈性，在受恒載(外界載荷不變)的情況下，其變形會隨時間慢慢增大，這種現(xiàn)象被稱為材料的蠕變。蠕變在高分子材料中表現(xiàn)得較為明顯，例如，用于道路建設(shè)的浙青材料就具有明顯的蠕變性，而這種性質(zhì)在道路長期的服務(wù)年限中， 直接影響著道路的使用性能。因此設(shè)計(jì)一種能夠測量材料長期蠕變性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)方法，對于研究材料長期的蠕變行為和規(guī)律、指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)等具有重要的意義。目前，用于測量材料力學(xué)性質(zhì)的最常用儀器是材料萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)。應(yīng)用材料萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)通?？梢詼y量廣2小時的材料蠕變變形。材料萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)通過電子控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對材料的恒定加載控制，通過傳感器實(shí)現(xiàn)位移測量，通過電子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的采樣記錄。材料萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)容易受到突發(fā)事件如突然停電、電腦死機(jī)等的干擾，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)終止，具有不穩(wěn)定性，因此只適用于短期的材料蠕變實(shí)驗(yàn)，而對于廣2年長期的持續(xù)實(shí)驗(yàn)則難以勝任。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種全機(jī)械式的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，實(shí)現(xiàn)對材料的長時間蠕變變形進(jìn)行精確測量。(或“能精確地測量材料的長期蠕變變形”。)材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，包括承載裝置、壓件和測試裝置，承載裝置包括承載板和位于其上方的壓板，被測材料位于承載板和壓板之間，承載板下設(shè)有調(diào)平支撐機(jī)構(gòu)，承載板和壓板之間連接有導(dǎo)軌，壓板可沿導(dǎo)軌上下移動，所述壓件置于壓板上，所述測試裝置用于測試壓板沿導(dǎo)軌在豎直方向的位移。所述調(diào)平支撐機(jī)構(gòu)包括三個支腳，支腳與所述承載板螺紋連接。所述導(dǎo)軌與壓板通過直線軸承連接。所述壓件為砝碼。所述測試裝置為機(jī)械式百分表。所述承載板、壓板和砝碼橫截面為圓形。本實(shí)用新型的有益效果是第一，本實(shí)用新型成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，其零件便于加工制造。第二，本實(shí)用新型體積小巧，便于放于恒溫箱中，進(jìn)行恒溫環(huán)境下的蠕變實(shí)驗(yàn)。第三，本實(shí)用新型采用全機(jī)械式的設(shè)計(jì)，不存在因停電、電子器件失效等突發(fā)事件導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)終止的情況，有較好的長期實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性，為測量粘彈性材料的長期力學(xué)性能提供了有效手段。
圖1是本實(shí)用新型的承載裝置部分的正二側(cè)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的承載裝置部分的俯視圖。圖3是本實(shí)用新型的承載裝置部分的剖視圖。圖4是本實(shí)用新型的承載裝置部分的左視圖。圖5是本實(shí)用新型具體實(shí)施例的示意圖。以上附圖中零部件的標(biāo)號說明1:導(dǎo)軌；2:直線軸承3:壓板；4:承載板；5:支腳；6 六角螺栓；7 六角螺母；8 支腳連接器；9、10 六角螺釘；11 砝碼；12 材料試樣；13 百分表。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。本實(shí)用新型由三個功能部分組成承載裝置，砝碼11和測量裝置。其中承載裝置是實(shí)用新型核心，它為試樣材料提供一個沿豎直方向加載的平臺，傳遞由壓板、砝碼施加到材料上的載荷，保持加載穩(wěn)定，并為蠕變變形的測量提供方便。圖廣圖4是承載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。承載裝置由三根導(dǎo)軌1，三個法蘭直線軸承2，三個支腳5，三個支腳連接器8，一塊壓板3，一塊承載板4通過必要的緊固件(螺栓6、螺母7、螺釘9，10裝配而成。壓板3和承載板4都是圓形板。支腳連接器8均勻地分布在承載板4下表面，用螺釘9連接。支腳連接器8的頭部有外螺紋，并和支腳5沉孔中的內(nèi)螺紋配對。支腳5連接在支腳連接器8 上，通過調(diào)節(jié)支腳5和支腳連接器8的螺紋旋入量，改變?nèi)齻€角的高度，從而達(dá)到使承載板4 水平的目的。三根導(dǎo)軌1均勻地分布在承載板4上表面，導(dǎo)軌1的軸線和承載板4的表面垂直。導(dǎo)軌1與承載板4的連接設(shè)計(jì)為螺栓、螺母連接，其原因是螺栓6與對應(yīng)導(dǎo)軌1底座上的通孔存在有一定的間隙，這使得在安裝導(dǎo)軌1時有一定的空間調(diào)整導(dǎo)軌1在承載板 4上的位置，便于裝配。在壓板3上均勻分布有3個大通孔，通過螺釘10將法蘭直線軸承2 安裝在通孔中。法蘭直線軸承2是一種標(biāo)準(zhǔn)件，可以選購，不需自行加工。壓板3上三個法蘭直線軸承2和承載板4上三根導(dǎo)軌1的大小及位置都是對應(yīng)的，通過它們的連接，壓板3 只能沿著導(dǎo)軌1的軸線方向自由滑動。法蘭直線軸承2內(nèi)部安有滾珠，導(dǎo)軌1表面打磨光滑，因此壓板3在導(dǎo)軌1上滑動的摩擦力是很小的。在配裝承載裝置時要注意應(yīng)該最后緊固螺栓6和螺母7。正確的配裝步驟是1、先后安裝支腳連接器8和支腳5到承載板4上。2、安裝導(dǎo)軌1到承載板4上。在這一步中，先不要鎖緊螺母7。3、將安裝好法蘭直線軸承2的壓板3套入導(dǎo)軌1。由于存在加工誤差，需要調(diào)節(jié)導(dǎo)軌1的位置，使得三個法蘭直線軸承2能同時順利地套入三根導(dǎo)軌1。4、進(jìn)一步調(diào)節(jié)導(dǎo)軌1到最佳位置，使得壓板3能夠順暢地，無阻礙地滑動。5、緊固螺栓6和螺母7，完成裝配。為了給材料試樣12提供恒定的壓力荷載，我們在壓板3中心放置圓柱形的砝碼 11，并將圓柱形的材料試樣12放置在承載板4中心。本實(shí)用新型整體上采用圓柱形的外形設(shè)計(jì)是為了保證載荷的作用線沿著試樣的軸線方向，不會產(chǎn)生偏心。
4[0033]本實(shí)用新型通過測量壓板3的位移來獲得材料試樣12的蠕變變形，而測量壓板3 的位移需要用到測量裝置。測量裝置可以采用機(jī)械式百分表13、機(jī)械式千分表、電子式百分表、電子式千分表或各種位移傳感器。對于長期蠕變實(shí)驗(yàn)，比較適合的是機(jī)械式百分表13， 如果對測試結(jié)果有較高精度要求，則可以采用機(jī)械式千分表。下面說明某具體實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)方法與步驟。為了測量材料試樣12在某恒定溫度下的長期蠕變變形，我們采用機(jī)械式的百分表(13)，并將整個裝置放入恒溫箱中。具體的實(shí)驗(yàn)步驟如下1、將承載裝置放入恒溫箱中，在壓板3上放置一個氣泡水平儀。調(diào)節(jié)三個支腳5 的旋入量，使得壓板3和承載板4水平。2、將待測材料試樣12放在承載板4中心，并在其旁放置與試樣相同高度的剛性墊子。由于墊子的存在，承載裝置并沒有對材料試樣12施加載荷。3、將砝碼11放在壓板3中心。所施加的載荷大小是砝碼11與壓板3的重量之和。4、安裝好百分表13。5、將整個裝置靜置于恒溫箱中一段時間，使得測試系統(tǒng)和待測材料試樣達(dá)到溫度平衡狀態(tài)。6、去掉剛性墊子，開始對材料試樣12正式加載。7、每間隔一段時間(如M小時)記錄一次百分表13的讀數(shù)。維持廣2年，最后得到材料的長期蠕變曲線。
權(quán)利要求1.材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，包括承載裝置、壓件和測試裝置，承載裝置包括承載板和位于其上方的壓板，被測材料位于承載板和壓板之間，承載板下設(shè)有調(diào)平支撐機(jī)構(gòu)，承載板和壓板之間連接有導(dǎo)軌，壓板可沿導(dǎo)軌上下移動，所述壓件置于壓板上，所述測試裝置用于測試壓板沿導(dǎo)軌在豎直方向的位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述調(diào)平支撐機(jī)構(gòu)包括三個支腳，支腳與所述承載板螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述導(dǎo)軌與壓板通過直線軸承連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述壓件為砝碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述測試裝置為機(jī)械式百分表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，其特征在于，所述承載板、壓板和砝碼橫截面為圓形。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種材料長期蠕變實(shí)驗(yàn)儀，包括承載裝置、壓件和測試裝置，承載裝置包括承載板和位于其上方的壓板，被測材料置于兩板之間，承載板下設(shè)有調(diào)平支撐機(jī)構(gòu)，承載板和壓板之間連接有導(dǎo)軌，壓板可沿導(dǎo)軌上下移動，所述壓件置于壓板上，所述測試裝置測試壓板在豎直方向的位移，以獲取試件的變形量。本實(shí)用新型采用全機(jī)械式的設(shè)計(jì)，通過重力對材料實(shí)現(xiàn)恒力加載，不存在因停電、電子器件失效等突發(fā)事件導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)終止的情況，有較好的長期實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定性，為測量粘彈性材料的長期力學(xué)性能提供了有效手段。
文檔編號G01N3/14GK201974338SQ20112000896
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月13日
發(fā)明者楊新華, 白凡 申請人:華中科技大學(xué)