本發(fā)明涉及板料力學測試設備領域，特別涉及一種新型板料扭轉試驗機。

背景技術：

大多數(shù)金屬板料在不同加載路徑下會展現(xiàn)出各向異性以及包辛格效應等特征，常規(guī)的標準試驗機只可以測試板料在單向加載條件下的力學特征(包括力-位移曲線，應力-應變曲線等)。目前在循環(huán)加載特性方面，大多是利用棒材進行相關的力學行為測試。針對研究對象為平板的，由于容易起皺，還未有統(tǒng)一方案。

現(xiàn)有方法中有利用疲勞試驗機，通過多個板材疊加進行循環(huán)拉伸-壓縮試驗的例子，但由于板料之間的摩擦影響，實驗結果的準確性不能保證。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種在對金屬板料試樣進行扭轉試驗時，能夠避免金屬板料試樣起皺和摩擦等因素，并能夠提高試驗精度的新型板料扭轉試驗機。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供技術方案如下：

一種新型板料扭轉試驗機，包括機架、用于固定金屬板料試樣中部的第一固定裝置、用于固定金屬板料試樣外緣的第二固定裝置和用于驅動所述第二固定裝置繞金屬板料試樣中部轉動的動力裝置，所述第一固定裝置、第二固定裝置和動力裝置均設置于所述機架上。

進一步的，所述第一固定裝置包括中心軸和可移動的上壓柱，所述中心軸設置于所述機架的底部，所述上壓柱設置于所述機架的頂部，所述中心軸的軸線與所述上壓柱的軸線重合。

進一步的，所述上壓柱為液壓油缸的活塞桿或者氣缸的活塞桿，所述中心軸的上表面設置有用于定位金屬板料試樣的定位銷。

進一步的，所述第二固定裝置包括環(huán)形的壓料板和扭矩傳感器，所述扭矩傳感器套設在所述中心軸的外部，所述扭矩傳感器的上表面與所述中心軸的上表面平齊，所述扭矩傳感器的下部與所述動力裝置連接，所述壓料板設置于所述扭矩傳感器上方，所述扭矩傳感器與中心軸之間設置有第二軸承。

進一步的，所述動力裝置包括電機、蝸桿和與所述蝸桿配合的蝸輪，其中：

所述電機設置于所述機架的底部；

所述蝸桿采用聯(lián)軸器與所述電機連接，所述蝸桿采用第一軸承與所述機架的底部連接；

所述蝸輪也套設在所述中心軸的外部且驅動連接所述扭矩傳感器；

所述蝸輪與中心軸之間設置有一對第三軸承，所述第三軸承之間設置有隔套。

進一步的，所述蝸輪的下方設置有回轉支承，所述回轉支承與所述機架的底部固定連接。

進一步的，第一軸承為UCP軸承套，所述第二軸承與第三軸承均為深溝球軸承。

進一步的，所述扭矩傳感器與壓料板之間設置有隔墊，所述隔墊固定于所述扭矩傳感器的上表面

進一步的，所述機架側面設置有滾珠絲杠，所述滾珠絲杠上設置有支架，所述支架上安裝有攝像頭。

進一步的，所述攝像頭為光學攝像頭。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的新型板料扭轉試驗機相對于普通板料拉伸-彎曲試驗過程，采用第一固定裝置固定金屬板料試樣的中部，第二固定裝置固定金屬板料試樣的外緣以及動力裝置驅動第二固定裝置繞金屬板料試樣的中部旋轉，有效地避免了起皺和摩擦等因素影響，極大地提高了試驗精度；本發(fā)明將豐富材料力學行為觀察的手段，推動材料模型理論的發(fā)展，具有一定的科研和工業(yè)應用價值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型板料扭轉試驗機的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的新型板料扭轉試驗機的立體軸測示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術問題、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發(fā)明提供一種新型板料扭轉試驗機，如圖1至圖2所示，包括機架1、用于固定金屬板料試樣5中部的第一固定裝置2、用于固定金屬板料試樣5外緣的第二固定裝置3和用于驅動第二固定裝置3繞金屬板料試樣5中部轉動的動力裝置4，第一固定裝置2、第二固定裝置3和動力裝置4均設置于機架1上。

本發(fā)明的新型板料扭轉試驗機采用第一固定裝置2固定金屬板料試樣5的中部，第二固定裝置3固定金屬板料試樣5的外緣，動力裝置4驅動第二固定裝置3繞金屬板料試樣5的中部旋轉，有效地避免了起皺和摩擦等因素影響，極大地提高了試驗精度；本發(fā)明將豐富材料力學行為觀察的手段，推動材料模型理論的發(fā)展，具有一定的科研和工業(yè)應用價值。

作為本發(fā)明的一種改進，第一固定裝置2可以包括中心軸22和可移動的上壓柱21，中心軸22設置于機架1的底部，上壓柱21設置于機架1的頂部，中心軸22的軸線與上壓柱21的軸線重合。這種結構簡單，并可以很好地固定住金屬板料試樣5的中部，防止金屬板料試樣5在循環(huán)加載試驗時移動、起皺，上壓柱21可移動的性能能夠方便、快捷地拆裝金屬板料試樣5。

優(yōu)選的，上壓柱21可以為液壓油缸的活塞桿，中心軸22的上表面可以設置有用于定位金屬板料試樣5的定位銷221。液壓缸可以選擇為標準件，結構簡單，成本低；定位銷221可以協(xié)助上壓柱21將金屬板料試樣5固定在中心軸22上，并且能夠保證每次金屬板料試樣5安裝在中心軸22上的位置相同，在對金屬板料試樣5進行循環(huán)加載的時候保證金屬板料試樣5的應變區(qū)域相同。

另外，上壓柱21除了可以采用上述結構外，也可以采用氣缸的活塞桿或者電動機構。

進一步的，第二固定裝置3可以包括環(huán)形的壓料板31和扭矩傳感器32，扭矩傳感器32套設在中心軸22的外部，扭矩傳感器32的上表面與中心軸22的上表面平齊，扭矩傳感器32的下部與動力裝置4連接，壓料板31設置于扭矩傳感器32上方，扭矩傳感器32與中心軸22之間設置有第二軸承7。壓料板31和扭矩傳感器32固定金屬板料試樣5的外緣，動力裝置4通過驅動扭矩傳感器32使金屬板料試樣5的外緣發(fā)生剪切變形，扭矩傳感器實時記錄金屬板料試樣5承受的扭矩，并可以將記錄的數(shù)據(jù)傳至計算機設備進行分析，以探究金屬板料試樣5相關力學特性，第二軸承7能夠動力裝置4只帶動扭矩傳感器32轉動，而中心軸22不轉動，從而保證金屬板料試5只是其外緣轉動，中部不轉動。

優(yōu)選的，動力裝置4可以包括電機41、蝸桿43和與蝸桿43配合的蝸輪44，其中：

電機41設置于機架1的底部；

蝸桿43采用聯(lián)軸器42與電機41連接，蝸桿43采用第一軸承45與機架1的底部連接；

蝸輪44也套設在中心軸22的外部且驅動連接扭矩傳感器32；

蝸輪44與中心軸22之間設置有一對第三軸承8，第三軸承8之間設置有隔套9。電機41優(yōu)選為伺服電機，伺服電機的速度可以控制，并且位置精度非常準確，在對金屬板料試5進行循環(huán)加載時能夠很方便的控制加載速度和位置變化；蝸輪蝸桿傳動機構結構緊湊，有很大的傳動比，可以將電機的高轉速轉化為機構的低轉速，而且其振動、沖擊和噪聲都很小，使得整套設備的結構緊湊，性能穩(wěn)定；第三軸承8能夠保證蝸輪44只帶動扭矩傳感器32轉動，而中心軸22不轉動，從而保證金屬板料試5只是其外緣轉動，中部不轉動。

進一步的，蝸輪44的下方設置有回轉支承10，回轉支承10與機架1的底部固定連接。這種結構可以避免蝸輪44直接與機架1連接，防止蝸輪44在轉動過程中因為與機架1的摩擦而損壞，可以較好地保護蝸輪蝸桿機構，回轉支承由于結構簡單，損壞后比蝸輪44更易修復。

優(yōu)選的，第一軸承45可以為UCP軸承套，第二軸承7與第三軸承8均為深溝球軸承，UCP軸承可以直接固定在機架1上，不需要額外增加軸承座，結構簡單，深購球軸承結構簡單，主要承受徑向載荷，也可以同時承受徑向載荷和軸向載荷，在本發(fā)明的新型扭轉試驗機中，深購球軸承主要用于承受徑向載荷。

進一步的，扭矩傳感器32與壓料板31之間優(yōu)選設置有隔墊6，隔墊6固定于扭矩傳感器32的上表面。隔墊6將裝金屬板料試5與扭矩傳感器32隔開安裝，能夠避免因為拆裝金屬板料試5時與扭矩傳感器32之間產生的摩擦使得扭矩傳感器32的精度降低，延長扭矩傳感器32的使用周期。

作為本發(fā)明的另一種改進，機架1側面優(yōu)選設置有滾珠絲杠11，滾珠絲杠11上設置有用于安裝攝像頭(未示出)的支架12。通過手動調節(jié)滾珠絲杠，使攝像頭對準金屬板料試樣5，用以測量金屬板料試樣5的應變變化。

進一步的，攝像頭優(yōu)選為光學攝像頭。光學攝像頭采用光學方法測量金屬板料試樣5的應變變化，靈敏度高，響應速度快，而且成本低。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。