一種材料流變特性測(cè)試儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種材料流變特性測(cè)試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，樣品室內(nèi)設(shè)有試驗(yàn)材料、薄片和熱敏電阻；薄片與鋼帶連接，鋼帶穿過(guò)導(dǎo)輪與磁流變液中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過(guò)鋼帶與拉力傳感器、微型電機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接；在薄片與導(dǎo)輪之間的鋼帶上設(shè)有平衡砝碼，在導(dǎo)輪與上金屬塊之間的鋼帶上設(shè)有光衰減器；在導(dǎo)輪的下方設(shè)有He?Ne激光器，He?Ne激光器發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光衰減器后被CCD電荷耦合器接收，CCD電荷耦合器與信號(hào)放大器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接。本實(shí)用新型能為材料流變特性試驗(yàn)提供不同溫度、不同應(yīng)力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)材料的開(kāi)發(fā)、加工及應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種材料流變特性測(cè)試儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試儀，具體涉及一種材料流變特性測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]流變儀是用于測(cè)試材料的流變特性，以指導(dǎo)材料的開(kāi)發(fā)、加工及應(yīng)用?，F(xiàn)有的流變儀有:旋轉(zhuǎn)流變儀、毛細(xì)管流變儀、動(dòng)態(tài)剪切流變儀、彎曲梁流變儀。旋轉(zhuǎn)流變儀用于測(cè)試恒定溫度下的液體粘度，通過(guò)測(cè)試不同溫度下的液體粘度，可以獲得材料的粘溫特性;毛細(xì)管流變儀用于測(cè)試恒定溫度下的聚合物熔體粘度，可以反映聚合物的高溫流變特性;動(dòng)態(tài)剪切流變儀主要用于測(cè)試材料的粘彈特性，可以獲得材料的復(fù)數(shù)剪切模量和相位角；彎曲梁流變儀通過(guò)對(duì)材料進(jìn)行低溫彎曲蠕變勁度的測(cè)試，得到材料的低溫流變特性。由于材料在成型和使用過(guò)程中，常需要掌握其在剪應(yīng)力作用下應(yīng)變隨時(shí)間的變化，而現(xiàn)有流變儀只能測(cè)定材料在某一溫度條件下的粘度，或某一特定條件下的粘彈性(如復(fù)數(shù)模量、相位角)，故有必要開(kāi)發(fā)可用于測(cè)試在剪應(yīng)力作用下材料應(yīng)變隨時(shí)間變化的流變儀。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種材料流變特性測(cè)試儀，該測(cè)試儀能為材料流變特性試驗(yàn)提供不同溫度、不同應(yīng)力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，用于測(cè)試在剪應(yīng)力作用下材料應(yīng)變隨時(shí)間變化的流變特性。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]—種材料流變特性測(cè)試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，所述樣品室內(nèi)設(shè)有試驗(yàn)材料，以及預(yù)埋在試驗(yàn)材料內(nèi)的薄片和熱敏電阻；
[0006]所述薄片與第一鋼帶的一端連接，第一鋼帶的另一端穿過(guò)導(dǎo)輪與磁流變液(包括磁性粒子和非磁導(dǎo)性溶液)中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過(guò)第二鋼帶與拉力傳感器連接，所述拉力傳感器與微型電機(jī)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接;在薄片與導(dǎo)輪之間的第一鋼帶上設(shè)有平衡砝碼，在導(dǎo)輪與上金屬塊之間的第一鋼帶上設(shè)有光衰減器;在導(dǎo)輪的下方設(shè)有He-Ne激光器，He-Ne激光器發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光衰減器后被CCD電荷耦合器接收，所述CCD電荷耦合器與信號(hào)放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接；
[0007]所述熱敏電阻通過(guò)溫控裝置與計(jì)算機(jī)連接。
[0008]更進(jìn)一步的方案是，第一鋼帶緊貼導(dǎo)輪繞過(guò)，且第一鋼帶與導(dǎo)輪鑄成一體，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，第一鋼帶不與導(dǎo)輪產(chǎn)生相對(duì)滑移。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，所述環(huán)境溫度控制箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0010]更進(jìn)一步的方案是，所述樣品室用于盛放試驗(yàn)材料，薄片垂直置于試驗(yàn)材料中，且薄片為矩形。
[0011]樣品室、環(huán)境溫度控制箱、導(dǎo)熱介質(zhì)、熱敏電阻、溫控裝置組成環(huán)境條件控制系統(tǒng)，用于控制試驗(yàn)材料的溫度。薄片、第一鋼帶、導(dǎo)輪、磁流變液、上金屬塊、下金屬塊、平衡砝碼、第二鋼帶、微型電機(jī)、拉力傳感器組成加卸載控制系統(tǒng)，加卸載控制系統(tǒng)能對(duì)置于試驗(yàn)材料中的薄片施加恒定剪應(yīng)力，實(shí)時(shí)采集在加卸載過(guò)程中試驗(yàn)材料的應(yīng)變。He-Ne激光器、光衰減器、CCD電荷耦合器、信號(hào)放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集裝置，用于對(duì)薄片的位移進(jìn)行采集。
[0012]將試驗(yàn)材料放置在樣品室中，并在其中央垂直埋設(shè)一薄片，通過(guò)微型電機(jī)、拉力傳感器對(duì)薄片施加恒定拉力，使薄片對(duì)試驗(yàn)材料產(chǎn)生均勻恒定的剪切力，通過(guò)電磁流變液控制拉力的加卸載，通過(guò)He-Ne激光器、光衰減器、CCD電荷耦合器組成薄片的位移測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)時(shí)采集薄片受力后的瞬時(shí)位移、撥出位移及拉力卸載后的回復(fù)位移。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0014]本實(shí)用新型能為材料流變特性試驗(yàn)提供不同溫度、不同應(yīng)力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，用于測(cè)試在剪應(yīng)力作用下材料應(yīng)變隨時(shí)間變化的流變特性；
[0015]電磁流變液在磁場(chǎng)的作用下，懸浮于磁流變液中的軟磁性粒子會(huì)被磁化，后沿磁感線方向排列，形成有序結(jié)構(gòu)的剛體，瞬間從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，上金屬塊和下金屬塊被固定，微型電機(jī)產(chǎn)生的力可順利傳輸為對(duì)薄片產(chǎn)生的拉力；當(dāng)磁場(chǎng)消失，磁流變液瞬間成為液態(tài)，上金屬塊和下金屬塊回復(fù)自由，此時(shí)對(duì)薄片產(chǎn)生的拉力消失;采用電磁流變液控制拉力的加卸載可實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊加卸載，防止了加卸載時(shí)初始沖擊動(dòng)能對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，以準(zhǔn)確獲得材料的瞬時(shí)彈性形變；
[0016]采用He-Ne激光器、光衰減器、CXD電荷耦合器組成的光柵位移測(cè)量技術(shù)，使試樣材料在形變、回復(fù)過(guò)程中位移數(shù)據(jù)采集更加精確可靠，使得材料流變曲線的建立更加精準(zhǔn)；
[0017]本實(shí)用新型能用于測(cè)試有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料等材料的流變特性，可為材料的開(kāi)發(fā)、加工和應(yīng)用提供指導(dǎo)；
[0018]本實(shí)用新型可用于測(cè)試粘彈性材料在恒定剪切應(yīng)力下的應(yīng)變隨時(shí)間的變化曲線。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、樣品室，2、熱敏電阻，3、溫控裝置，4、環(huán)境溫度控制箱，5、薄片，6-1、第一鋼帶，6-2、第二鋼帶，7、平衡砝碼，8、導(dǎo)輪，9、磁流變液，1、拉力傳感器，11、微型電機(jī)，12、He-Ne激光器，13、光衰減器，14、CCD電荷耦合器，15、信號(hào)放大器，16、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，17、計(jì)算機(jī)，18-1、上金屬塊，18-2，下金屬塊，19、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器，20、試驗(yàn)材料。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
[0022]參見(jiàn)圖1，一種材料流變特性測(cè)試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱4的樣品室I，樣品室I內(nèi)設(shè)有試驗(yàn)材料20，以及預(yù)埋在試驗(yàn)材料20內(nèi)的薄片5和熱敏電阻2;薄片5垂直置于試驗(yàn)材料20中；
[0023]薄片5與第一鋼帶6-1的一端連接，第一鋼帶6-1的另一端穿過(guò)導(dǎo)輪8與磁流變液9(包括磁性粒子和非磁導(dǎo)性溶液)中的上金屬塊18-1連接，磁流變液9中的下金屬塊18-2通過(guò)第二鋼帶6-2與微型電機(jī)11連接，在第二鋼帶6-2和微型電機(jī)11之間設(shè)有拉力傳感器10，所述微型電機(jī)11與第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器19、計(jì)算機(jī)17依次連接;在薄片5與導(dǎo)輪8之間的第一鋼帶6-1上設(shè)有平衡砝碼7，在導(dǎo)輪8與上金屬塊18-1之間的第一鋼帶6-1上設(shè)有光衰減器13;在導(dǎo)輪8的下方設(shè)有He-Ne激光器12，He-Ne激光器12發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光衰減器13后被CXD電荷耦合器14接收，CXD電荷耦合器14與信號(hào)放大器15、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器16、計(jì)算機(jī)17依次連接；
[0024]熱敏電阻2通過(guò)溫控裝置3與計(jì)算機(jī)17連接。
[0025]本實(shí)用新型中，為了使微型電機(jī)11產(chǎn)生的力能傳遞至薄片5上，可使第一鋼帶6-1與導(dǎo)輪8鑄成一體，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，第一鋼帶6-1不與導(dǎo)輪8產(chǎn)生相對(duì)滑移。為了保證樣品室I的溫度均勻，可在環(huán)境溫度控制箱4內(nèi)設(shè)導(dǎo)熱介質(zhì)。
[0026]樣品室1、環(huán)境溫度控制箱4、導(dǎo)熱介質(zhì)、熱敏電阻2、溫控裝置3組成環(huán)境條件控制系統(tǒng)，用于控制試驗(yàn)材料的溫度。薄片5、第一鋼帶6-1、導(dǎo)輪8、磁流變液9、上金屬塊18-1、下金屬塊18-2、平衡砝碼7、第二鋼帶6-2、微型電機(jī)11、拉力傳感器10、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器19組成加卸載控制系統(tǒng)，加卸載控制系統(tǒng)能對(duì)置于試驗(yàn)材料20中的薄片5施加恒定剪應(yīng)力，實(shí)時(shí)采集在加卸載過(guò)程中試驗(yàn)材料的應(yīng)變。He-Ne激光器12、光衰減器13、CCD電荷耦合器14、信號(hào)放大器15、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器16組成試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集裝置，用于對(duì)薄片5的位移進(jìn)行采集。計(jì)算機(jī)17用于控制加卸載控制系統(tǒng)、環(huán)境條件控制系統(tǒng)，以及用于接收薄片5的位移數(shù)據(jù)。在較佳實(shí)施例中，為了較好地控制實(shí)驗(yàn)材料的溫度，所述導(dǎo)熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種材料流變特性測(cè)試儀，其特征在于:包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，所述樣品室內(nèi)設(shè)有試驗(yàn)材料，以及預(yù)埋在試驗(yàn)材料內(nèi)的薄片和熱敏電阻； 所述薄片與第一鋼帶的一端連接，第一鋼帶的另一端穿過(guò)導(dǎo)輪與磁流變液中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過(guò)第二鋼帶與拉力傳感器連接，所述拉力傳感器與微型電機(jī)、第二數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接;在薄片與導(dǎo)輪之間的第一鋼帶上設(shè)有平衡砝碼，在導(dǎo)輪與上金屬塊之間的第一鋼帶上設(shè)有光衰減器;在導(dǎo)輪的下方設(shè)有He-Ne激光器，He-Ne激光器發(fā)出的激光信號(hào)經(jīng)光衰減器后被CCD電荷親合器接收，所述CCD電荷親合器與信號(hào)放大器、第一數(shù)模轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)依次連接； 所述熱敏電阻通過(guò)溫控裝置與計(jì)算機(jī)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料流變特性測(cè)試儀，其特征在于:所述第一鋼帶與導(dǎo)輪鑄成一體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料流變特性測(cè)試儀，其特征在于:所述環(huán)境溫度控制箱內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)。
【文檔編號(hào)】G01N11/00GK205580924SQ201620301046
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月12日
【發(fā)明人】余劍英, 曹志龍, 薛理輝, 吳少鵬, 張煌, 劉剛, 晏石林, 徐雄, 王嘉賦
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)