一种小型应力应变加载装置及应力应变检测方法
2025-02-27 20:36
No.1344770204378603520
技术概要
PDF全文
本技术属于应力应变的加载与测量技术领域,公开了一种小型应力应变加载装置及应力应变检测方法,利用丝杆电机,力传感器,拉压力施加装置以及电阻应变片实现小型应变的加载与读出。力传感器输出数字信号,通过数字信号转换模块将数据输出上位机,将电阻应变片粘贴在标准件背面,当加载装置施加拉压力时,标准件发生形变,其电阻值会相应变化,输出的模拟信号将输出给数显电压检测板,标准件正面粘帖有被检测的聚合物薄膜,聚合物薄膜由外部的光学仪器检测应变值,通过记录并对比两端数据,实现了一种小型应变加载装置及应变检测方法。本发明解决空间有限、可移植性差、安装困难、可适应性设计弱的问题;解决对微小应力应变测量需求的问题。
背景技术
目前,随着物理学、光学、计算机科学和材料学等学科的发展,应变测量技术向着以下几个方向突破:微小化和智能化:随着电子元器件的微型化和集成化,小型化、低功耗和智能化已成为该技术的发展趋势。(1)多参数测量:为了回答更多复杂的问题,该技术将需要同时测量多个参数,例如温度、压力、湿度等,并确保测量结果的准确度和可靠性。(2)大数据分析:采集的数据量逐渐增加,如何处理和分析大量数据是该技术的一个重要方向,利用人工智能和机器学习技术对数据进行处理和分析,以获取更为准确的结果和更为可靠的预测。(3)新型材料应用:新型材料(如纳米材料,碳纤维等)用于传感器材料的研究和应用,可以大大提高其灵敏度和耐用度。 现有技术是一种十通道有机材料自动化应力/应变加载与监测装置,涉及材料检测装置技术领域,具体涉及一种十通道有机材料自动化应力/应变加载与监测装置。一次性可开展发试件的同时独立的控制与加载,同时可以实现对应力、应变的实时监测,为有机材料在长期应力加载条件下的服役行为的评估提供一种高效可靠的技术手段。该装置包括主机架,所述主机架用于承载应力加载,包括支撑箱体、支撑架和上盖体,所述支撑箱体上设置有加载工位,分两排设置,每排设置有五个加载轴;主机架能够承受10轴应力同时加载条件下的最大应力加载而不产生影响试验数据的变形。所述加载轴上安装有夹具,其中夹具包括压缩夹具和拉伸夹具,可以进行替换使用,所述夹具上连接有伺服电机系统,所述伺服电机系统由上至下依次包括减速机、电动缸、伺服电机、力传感器和夹具连接杆,所述夹具连接杆与夹具进行连接固定。所述支撑箱体上在每个加载轴底部还固定有光栅尺,所述光栅尺的加载最大行程不小于50mm,位移分辨力优于0.1μm,每轴预留应变监测的接口2套,便于两边取平均值减小测试误差。 该装置还包括电控系统,所述电控系统的各轴加载系统作为独立单元,它们之间的通信采用Profinet TCP/IP总线接入计算机。变形测量的量和力传感器测得的值,接入到PLC控制器,再由其转换后送到计算机,拟采用具有高可靠性的德国西门子PLC控制核心,主机操作、加载系统、变形测量系统、安全联锁系统均以PLC为核心。所述的10轴伺服电机加载系统,每轴可以独立控制,最大试验力不小于4KN,试验力的应力控制精度±0.5%以内,伺服电机采用刹车型伺服电机,设备工作时是刹车的,只有调整力值时才松开刹车,电机转动,这样保证了试验力的平稳,又保证试验力不会因短时停电而产生变化;伺服电机加载系统的精密减速机,采用精密型伺服电机专用减速机,要求精度高、背隙小,保证传动精确、平稳;伺服电机加载系统的电动缸内置滚珠丝杆副,传动效率高,精度高,传动平稳;伺服电机加载系统的力传感器的试验力的测量准确度等级0.5级,试验力示值相对误差在±0.5%以内。拉伸夹具采用卡口结构,使用时先把对开卡环卡到拉伸试样上,再一起放入夹具内;所述的压缩夹具采用反向架形式,其优点是上下接头施加的是拉力(与拉伸试验相同),作用到试样上的是压力。变形测量传感器采用光栅型传感器。变形测量采用双传感器测量,它们的平均值作为试样的变形量。 通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:现有技术主要针对宏观材料老化问题,实现批量自动化变应力加载和长期应力加载与监测。没有考虑温湿度数据的记录和影响的问题。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
郑富中  唐智超
技术所属: 成都信息工程大学
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