专利名称：拉伸测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种材料力学实验和建筑结构材料试验技术领域的装置，具体是一种拉伸测试装置。
背景技术：
高分子复合织物薄膜材料具有轻质、高强、耐化学、耐久性的特点且在现代建筑结构领域、航空航天等工业领域应用，如建筑膜结构、航空飞艇、航天降落伞或软式着陆系统等。织物薄膜一般有基布和涂层构成，基布由高分子材料抽丝合成纤维，然后织成布，在建筑领域主要有聚酯纤维、玻璃纤维等，在航空航天领域主要有聚酯纤维、芳纶纤维、尼龙纤维等，涂层主要有聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯，采用涂层或层合，层合或涂层的基底还有其它化学胶体。因此，织物薄膜材料具有复杂的力学行为特征，表现为材料非线性、非弹性、 各向异性、粘弹性、双向性等。目前国内关于膜材的主要力学参数、设计应用依据主要来源于单向试验，近年有开展膜材双向力学行为的试验、分析研究，并取得了重要进展和研究成^ ο经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200410067581. 7，发明名称为 “膜结构多功能试验仪”，发明人为陈务军和付功义，研制了膜结构多功能试验仪，采用丝杠和联杆机构加载，加载比例受限制和精度低。刘文彬、于敬�：臀饨∩摹氨∧げ牧纤崂焓匝椤�(《工程力学》，1998， 15(2) :138-145)研制了充气双轴试验装置，采用光栅测量测大应变，并进行了膜材料特性试验分析。陈鲁、李阳、张其林和杨宗林著的“膜结构拉伸试验机的研制与开发”(《科学技术与工程》，2006,6(1) :17-23)研制介绍了膜结构拉伸试验机，采用电机作为动力，连接丝杠、 力传感器、位移传感器等实现双向加载与控制。李阳著的“建筑膜材料和膜结构的力学性能研究与应用”(《同济大学博士学位论文》，2007. 8)研究了拉伸试验机，定制了加载谱和试验方法。孙伟、何小元、胥明和罗斌著的“数字图像相关方法在膜材拉伸试验中的应用”(《工程力学》，2007，24( :34-39)采用了数字相关方法进行双轴拉伸试验的应变场测试分析，专用试验系统，十字型试件肢宽200mm。罗斌著的“张拉膜结构的非线性分析和织物膜材的拉伸试验研究”(《东南大学博士学位论文》，2003. 9)研究了膜结构的找形、载荷与裁剪非线性分析方法，并进行了双轴拉伸试验研究。易红雷、丁辛、陈守辉著的“建筑膜材料双轴向拉伸弹性常数的估算方法”(《工程力学》，2006，23 (10) =180-184)研究了膜材单向、双向拉伸试验弹性常数的计算方法。倪静著的“PVC膜材料的双轴拉伸试验研究及其工程应用，，(《上海大学硕士学位论文》，2008. 1)利用ZwiCk/ROCell-Z010/TH2A进行了多工况双轴试验和参数分析，该试验机为两个单轴试验机垂直组合并定制加载谱而成，最大拉力10kN，试件十字臂宽仅60mm。
在现有技术文献中，单轴拉伸试验机功能单一，双轴拉伸试验机存在动力不足、加载比例受限制和精度低等不足。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种拉伸测试装置，该装置具有多种试件尺寸和多种试验功能且试验拉力范围大，能够用于建筑膜材试验和飞艇蒙皮测试。本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括车架组件、四组拉伸机构和试件固定组件，其中车架组件分别与四组拉伸机构和试件固定组件固定连接。所述的车架组件包括四组呈正交分布的台架，四组台架与四组拉伸机构一一对应连接。所述的拉伸机构包括油缸、导轨支承板、拉力转换组件、夹托组件和直线导轨，其中油缸与台架的末端固定连接，导轨支承板与台架固定连接，油缸与拉力转换组件连接， 直线导轨与导轨支承板固定连接，夹托组件与直线导轨滑动连接。所述的拉力转换组件包括油缸连接件、拉力传感器、传感器连接件、联杆拉杆和夹具连接件，其中油缸连接件与油缸连接，油缸连接件、拉力传感器、传感器连接件、联杆拉杆和夹具连接件依次串联连接，夹具连接件与夹托组件连接。所述的夹托组件包括夹具托架和夹具，其中夹具分别与夹具托架和试件固定组件连接，夹具托架与拉伸机构滑动连接。所述的夹具托架呈梯形，夹具托架的前端设有以阵列分布的长条形镂空槽。所述的夹具包括主体件、压块、上夹持块、下夹持块、若干个锁定件、定位棒和复位弹簧，其中主体件分别与夹具托架和压块固定连接，上夹持块和下夹持块设置于主体件的凹口处，下夹持块与主体件固定连接，复位弹簧套于定位棒外，压块、主体件和上夹持块通过定位棒依次串联连接，上夹持块和压块均通过锁定件与定位棒固定连接。所述的上夹持块和下夹持块装配后的相对表面上设有辊齿。所述的试件固定组件包括试件托板和试件四臂，其中试件四臂分别与试件托板和夹托组件连接，试件托板与台架连接。所述的试件托板和试件四臂均为对称图形。本发明中直线导轨固定，联杆拉杆、夹具托架、试件托板为装配件。在油缸的活塞伸出最大长度，四组夹具分别夹持试件四臂，通过动力源和电气控制系统，油缸活塞缩回拉伸试件，实现拉伸加载。本发明充分利用油缸、夹托组件和直线导轨的特点，具有多种试件尺寸，能够进行单向静态拉伸、低周循环往返拉伸、双向静态拉伸强度和任意双轴应力比低周循环往返拉伸的试验且试验拉力范围大，能够用于建筑膜材试验和飞艇蒙皮试验。
图1为实施例1的主视图。图2为实施例1的俯视图。图3为实施例1的立体图。图4为实施例1的夹托组件的结构示意图，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图，(d)为立体图。图5为实施例1的夹具的结构示意图其中，其中(a)为正视图，(b)为侧视图，(c) 为俯视图，(d)为立体图，(e)为爆炸视图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1、图2和图3所示，本实施例包括车架组件1、四组拉伸机构2和试件固定组件3，其中车架组件1分别与四组拉伸机构2和试件固定组件3固定连接。所述的车架组件1包括四组呈正交分布的台架4，四组台架4与四组拉伸机构2
一一对应连接。所述的拉伸机构2包括油缸5、导轨支承板6、拉力转换组件7、夹托组件8和直线导轨9，其中油缸5与台架4的末端固定连接，导轨支承板6与台架4固定连接，油缸5 与拉力转换组件7连接，直线导轨9与导轨支承板6固定连接，夹托组件8与直线导轨9滑动连接。所述的拉力转换组件7包括油缸连接件10、拉力传感器11、传感器连接件12、联杆拉杆13和夹具连接件14，其中油缸连接件10与油缸5连接，油缸连接件10、拉力传感器11、传感器连接件12、联杆拉杆13和夹具连接件14依次串联连接，夹具连接件14与夹托组件8连接。如图1、图2和图4所示，所述的夹托组件8包括夹具托架15和夹具16，其中夹具16分别与夹具托架15和试件固定组件3连接，夹具托架15与拉伸机构2滑动连接。所述的夹具托架15呈梯形，夹具托架15的前端设有以阵列分布的长条形镂空槽。如图1、图2和图5所示，所述的夹具16包括主体件17、压块18、上夹持块19、下夹持块20、若干个锁定件21、定位棒22和复位弹簧^，其中主体件17分别与夹具托架15和压块18固定连接，上夹持块19和下夹持块20设置于主体件17的凹口处，下夹持块20与主体件17固定连接，复位弹簧幻套于定位棒22外部，压块18、主体件17和上夹持块19通过定位棒22依次串联连接，上夹持块19和压块18均通过锁定件21与定位棒22固定连接。如图1、图2和图3所示，所述的上夹持块19和下夹持块20装配后的相对表面上设有辊齿，便于夹持试件。所述的方形试件托板3与台架4连接。所述的台架4和导轨支承板6采用钢材，表面油漆或发黑处理。所述的直线导轨9适用于日本规程试件夹具，本实施例中欧洲导轨M适用于欧洲规程试件夹具。本装置的构件尺寸、材料选择、工艺设计可针对具体应用确定，包括台架4的高度和宽度、油缸5的型号参数、拉力传感器11的参数、直线导轨9的长度和型号、联杆拉杆 13的直径和长度、试件托板3的平面尺寸与厚度、导轨支承板6的平面尺寸与厚度、夹具托架15的尺寸和夹具16的尺寸。
权利要求
1.一种测试装置，其特征在于，包括车架组件、四组拉伸机构和试件固定组件，其中 车架组件分别与四组拉伸机构和试件固定组件固定连接，所述的车架组件包括四组呈正交分布的台架，四组台架与四组拉伸机构一一对应连接；所述的拉伸机构包括油缸、导轨支承板、拉力转换组件、夹托组件和直线导轨，其中 油缸与台架的末端固定连接，导轨支承板与台架固定连接，油缸与拉力转换组件连接，直线导轨与导轨支承板固定连接，夹托组件与直线导轨滑动连接；所述的试件固定组件包括试件托板和试件四臂，其中试件四臂分别与试件托板和夹托组件连接，试件托板与台架连接。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的拉力转换组件包括油缸连接件、拉力传感器、传感器连接件、联杆拉杆和夹具连接件，其中油缸连接件与油缸连接，油缸连接件、拉力传感器、传感器连接件、联杆拉杆和夹具连接件依次串联连接，夹具连接件与夹托组件连接。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的夹托组件包括夹具托架和夹具，其中夹具分别与夹具托架和试件固定组件连接，夹具托架与拉伸机构滑动连接。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征是，所述的夹具托架呈梯形，夹具托架的前端设有以阵列分布的长条形镂空槽。
5.根据权利要求3所述的测试装置，其特征是，所述的夹具包括主体件、压块、上夹持块、下夹持块、若干个锁定件、定位棒和复位弹簧，其中主体件分别与夹具托架和压块固定连接，上夹持块和下夹持块设置于主体件的凹口处，下夹持块与主体件固定连接，复位弹簧套于定位棒外，压块、主体件和上夹持块通过定位棒依次串联连接，上夹持块和压块均通过锁定件与定位棒固定连接。
6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征是，所述的上夹持块和下夹持块装配后的相对表面上设有辊齿。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的试件托板和试件四臂均为对称图形。
全文摘要
一种材料力学实验和建筑结构材料试验技术领域的拉伸测试装置，包括车架组件、四组拉伸机构和试件固定组件，车架组件分别与四组拉伸机构和试件固定组件固定连接。本发明充分利用油缸、夹托组件和直线导轨的特点，具有多种试件尺寸和多种试验功能且试验拉力范围大，能够用于建筑膜材试验和飞艇蒙皮试验。
文档编号G01N3/10GK102252909SQ201110101929
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者何艳丽, 张丽, 张大旭, 施光林, 陈务军 申请人:上海交通大学
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