一種用于工業(yè)ct原位拉伸試驗的手動加載裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置，包括螺桿、螺母、保護(hù)罩、第一夾具、拉力傳感器、第二夾具、絲杠、移動端支座組件、固定端支座組件、防轉(zhuǎn)動固定件、位置顯示器和轉(zhuǎn)動手輪，第一夾具和第二夾具用于夾持固定待測拉伸試件，轉(zhuǎn)動手輪可以帶動絲杠繞軸轉(zhuǎn)動，從而通過移動端支座組件使第二夾具向外移動，對待測拉伸試件施加外荷載。利用本發(fā)明的手動加載裝置，可以在工業(yè)CT進(jìn)行原位拉伸試驗時，保證掃描的過程中試件不發(fā)生變形，結(jié)合工業(yè)CT掃描得到的三維裂縫與斷裂等信息，評估材料拉伸過程的損傷演變與破壞機(jī)制。本發(fā)明裝置位移控制精度可達(dá)到微米級，適用于拉伸破壞時變形較小的材料。
【專利說明】
一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能測試領(lǐng)域，尤其涉及一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置，可用于航空、航天、核電、汽車、機(jī)械、生物醫(yī)學(xué)、材料、土木與船舶等工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的材料拉伸破壞機(jī)理與力學(xué)性能測試?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，無損檢測技術(shù)已在航空航天、汽車、船舶、石油化工、核能等工業(yè)中被廣泛的運(yùn)用。工業(yè)CT在射線檢測技術(shù)中占有非常重要的位置，可以無損檢測 CMC材料內(nèi)部孔隙與裂縫，最小體素尺寸可達(dá)納米級，通過圖像處理可獲得裂縫位置和寬度的圖像信息。其原理主要是通過射線束穿透物體時，在該物體內(nèi)發(fā)生衰減現(xiàn)象，通過對衰減系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)計算和處理后，對其進(jìn)行重建，從而得到該物體的斷層圖像。斷層圖像可以直觀、準(zhǔn)確的反映物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和缺陷分布情況，并且不受物體材質(zhì)和形狀的客觀因素的影響。因此工業(yè)CT技術(shù)是目前世界上公認(rèn)的最佳無損檢測技術(shù)之一，是目前無損探傷、無損檢測領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)。
[0003]原位拉伸試驗，是指對各類固態(tài)材料進(jìn)行拉伸性能測試過程中，除要獲取材料的固有力學(xué)性能參數(shù)外，還要對載荷作用下材料的組織結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行高分辨率動態(tài)監(jiān)測，這一過程可以結(jié)合工業(yè)CT掃描實現(xiàn)。
[0004]目前采用的工業(yè)CT原位拉伸試驗機(jī)一般采用電動加載，價格昂貴。雖然可以持續(xù)電動加載，但掃描時必須保持荷載不變，旋轉(zhuǎn)360度進(jìn)行掃描，此過程試件不能發(fā)生變形。這樣一來電動持續(xù)加載的功能沒有用到。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的加載裝置，使得精度高，構(gòu)造簡單，加工方便，造價便宜。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置， 具體地，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0007]—種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置，包括螺桿、螺母、保護(hù)罩、第一夾具、拉力傳感器、第二夾具、絲杠、移動端支座組件、固定端支座組件、防轉(zhuǎn)動固定件、位置顯示器和轉(zhuǎn)動手輪;螺桿與螺母固定于保護(hù)罩的一端，拉力傳感器一端固定在螺桿上，另一端與第一夾具固定連接；固定端支座組件、防轉(zhuǎn)動固定件以及位置顯示器固定于保護(hù)罩的另一端，絲杠穿過固定端支座組件、防轉(zhuǎn)動固定件以及位置顯示器，絲杠位于保護(hù)罩內(nèi)的一端的表面具有螺紋，與移動端支座組件通過螺紋連接，第二夾具固定在移動端支座組件上;絲杠位于保護(hù)罩外的一端與轉(zhuǎn)動手輪固定連接;第一夾具和第二夾具用于夾持固定待測拉伸試件，轉(zhuǎn)動手輪可以帶動絲杠繞軸轉(zhuǎn)動，從而通過移動端支座組件使第二夾具向外移動，對待測拉伸試件施加外荷載。
[0008]優(yōu)選地，手動加載裝置還包括工業(yè)CT掃描儀，用于掃描待測拉伸試件得到三維裂縫分布與尺度，以及局部斷裂等信息。
[0009]優(yōu)選地，第一夾具和第二夾具為楔形夾具，與待測拉伸試件的頭部相連。
[0010]優(yōu)選地，拉力傳感器位于第一夾具的外側(cè)。
[0011]優(yōu)選地，第二夾具與移動端支座組件通過螺栓固定連接。
[0012]優(yōu)選地，固定端支座組件位于保護(hù)罩內(nèi)。
[0013]優(yōu)選地，防轉(zhuǎn)動固定件和位置顯示器位于保護(hù)罩外，位置顯示器位于防轉(zhuǎn)動固定件外側(cè)。
[0014]優(yōu)選地，保護(hù)罩為有機(jī)玻璃制成。
[0015]優(yōu)選地，保護(hù)罩為圓筒狀。
[0016]優(yōu)選地，手動加載裝置還包括支架，支架與保護(hù)罩連接，用于將保護(hù)罩支撐固定在臺面上。
[0017]本發(fā)明提供的手動加載裝置通過轉(zhuǎn)動手輪帶動絲桿向外移動，來拉伸待測試件，保護(hù)罩為有機(jī)玻璃制成，用于承受壓力。增設(shè)拉力傳感器測量荷載大小，位移可由位置顯示器得到，從而獲得拉力-位移響應(yīng)曲線。結(jié)合工業(yè)CT掃描得到的三維裂縫分布與尺度，以及局部斷裂等信息，評估材料拉伸過程的損傷演變機(jī)制。本發(fā)明的手動加載裝置具有精度高，構(gòu)造簡單，加工方便，造價便宜等優(yōu)點。本發(fā)明的手動加載裝置位移控制精度可達(dá)到微米級，適用于拉伸破壞時變形較小的材料。
[0018]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的較佳實施例的手動加載工裝的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明的較佳實施例的手動加載工裝的待測拉伸試件示意圖；
[0021]圖3是本發(fā)明的較佳實施例的手動加載工裝的第一夾具示意圖；
[0022]圖4是本發(fā)明的較佳實施例的手動加載工裝的第二夾具示意圖；
[0023]圖5是本發(fā)明的較佳實施例的手動加載工裝的絲杠示意圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本發(fā)明較佳實施例的手動加載裝置包括:螺桿1、螺母2、保護(hù)罩3、第一夾具4、拉力傳感器6、第二夾具7、絲杠8、移動端支座組件9、固定端支座組件10、防轉(zhuǎn)動固定件11、位置顯示器12和轉(zhuǎn)動手輪13。為了便于說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作原理，本實施例還包括待測拉伸試件5。
[0025]待測拉伸試件5的兩端分別由第一夾具4和第二夾具7夾持固定，螺桿I與螺母2固定于保護(hù)罩3的一端，拉力傳感器6—端固定在螺桿I上，另一端與第一夾具4固定連接。固定端支座組件10、防轉(zhuǎn)動固定件11以及位置顯示器12固定于保護(hù)罩3的另一端。絲杠8穿過固定端支座組件10、防轉(zhuǎn)動固定件11以及位置顯示器12，位于保護(hù)罩內(nèi)的一端表面具有螺紋，其上連接移動端支座組件9，第二夾具7通過螺栓固定在移動端支座組件9上。絲杠8位于保護(hù)罩3外的一端與轉(zhuǎn)動手輪13固定連接，轉(zhuǎn)動手輪13可以帶動絲杠繞軸轉(zhuǎn)動，手動加載外荷載。圖2-5示出了本實施例中的待測拉伸試件5、第一夾具4、第二夾具7和絲杠8的示意圖。第一夾具4和第二夾具7優(yōu)選為楔形夾具，用于固定待測拉伸試件5的頭部。
[0026]在本實施例中，保護(hù)罩3由有機(jī)玻璃制成，優(yōu)選為圓筒狀，用于承載保護(hù)整個手動加載裝置。其上可連接固定支架，用于將手動加載裝置固定于臺面上。第一夾具4和第二夾具7與待測拉伸試件5相連，夾具起到固定試件的作用;通過轉(zhuǎn)動手輪13帶動絲杠8轉(zhuǎn)動，可以使得移動端支座組件9向外移動，從而引起與其相連的第二夾具7移動，達(dá)到拉伸試件的目的；防轉(zhuǎn)動固定件11可以起到防止絲杠8帶動保護(hù)罩3轉(zhuǎn)動的作用;拉力傳感器6可測量載荷的大小，位置顯示器12用于顯示絲杠8的位移，從而可以獲得拉力一位移響應(yīng)曲線。當(dāng)手動加載裝置對待測拉伸試件加載了外荷載時，結(jié)合工業(yè)CT掃描得到的三維裂縫分布與尺度，以及局部斷裂等信息，可以評估材料拉伸過程的損傷演變機(jī)制。工業(yè)CT掃描儀掃描待測拉伸試件時，手動加載裝置必須停止轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動手輪。
[0027]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于工業(yè)CT原位拉伸試驗的手動加載裝置，其特征在于，包括螺桿、螺母、保護(hù)罩、第一夾具、拉力傳感器、第二夾具、絲杠、移動端支座組件、固定端支座組件、防轉(zhuǎn)動固定件、位置顯示器和轉(zhuǎn)動手輪； 所述螺桿與所述螺母固定于所述保護(hù)罩的一端，所述拉力傳感一端固定在所述螺桿上，另一端與所述第一夾具固定連接； 所述固定端支座組件、所述防轉(zhuǎn)動固定件以及所述位置顯示器固定于所述保護(hù)罩的另一端，所述絲杠穿過所述固定端支座組件、所述防轉(zhuǎn)動固定件以及所述位置顯示器，所述絲杠位于保護(hù)罩內(nèi)的一端的表面具有螺紋，與所述移動端支座組件通過螺紋連接，所述第二夾具固定在所述移動端支座組件上;所述絲杠位于所述保護(hù)罩外的一端與所述轉(zhuǎn)動手輪固定連接； 所述第一夾具和所述第二夾具用于夾持固定待測拉伸試件，所述轉(zhuǎn)動手輪可以帶動所述絲杠繞軸轉(zhuǎn)動，從而通過所述移動端支座組件使所述第二夾具向外移動，對所述待測拉伸試件施加外荷載。2.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述手動加載裝置還包括工業(yè)CT掃描儀，用于掃描所述待測拉伸試件得到三維裂縫分布與尺度，以及局部斷裂等信息。3.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述第一夾具和所述第二夾具為楔形夾具，與所述待測拉伸試件的頭部相連。4.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述拉力傳感器位于所述第一夾具的外側(cè)。5.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述第二夾具與所述移動端支座組件通過螺栓固定連接。6.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述固定端支座組件位于所述保護(hù)罩內(nèi)。7.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述防轉(zhuǎn)動固定件和所述位置顯示器位于所述保護(hù)罩外，所述位置顯示器位于所述防轉(zhuǎn)動固定件外側(cè)。8.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述保護(hù)罩為有機(jī)玻璃制成。9.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述保護(hù)罩為圓筒狀。10.如權(quán)利要求1所述的手動加載裝置，其中所述手動加載裝置還包括支架，所述支架與所述保護(hù)罩連接，用于將所述保護(hù)罩支撐固定在臺面上。
【文檔編號】G01N3/08GK106053213SQ201610626732
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】張大旭, 陳務(wù)軍, 祁荷音, 陳明明, 許子璇, 段永洪
【申請人】上海交通大學(xué)