統(tǒng)工作，實現(xiàn)試樣的拉伸，再由測量子系統(tǒng)實現(xiàn)拉伸過程中試樣的應(yīng)力應(yīng)變動態(tài)采集，保護(hù)子系統(tǒng)主要用來加快直線電機(jī)減速過程和吸收動子動能，避免試樣拉斷后動子做自由落體運(yùn)動與下面機(jī)構(gòu)發(fā)生碰撞，損壞動子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的機(jī)械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)包括底座(1)，固設(shè)于底座部件之上的型材框架(2)和正面開口的鋁制外框架(3)，對稱豎直固設(shè)于直線電機(jī)定子外框架部件(3)內(nèi)腔中的磁軸(5)，豎直固設(shè)于直線電機(jī)定子外框架部件(3)內(nèi)腔中并與內(nèi)腔背面貼合的滑軌(6)，以及橫向?qū)ΨQ固設(shè)于型材外框架(2)頂端的橫梁(11)，橫跨固設(shè)于橫梁(11)中心的頂梁(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的動力子系統(tǒng)包括貫穿于磁軸(5)與其形成移動副并且背部與滑軌(6)相配合形成移動副的直線電機(jī)動子框架部件(7)，以及嵌入其型體空腔內(nèi)的磁軸式直線電機(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的拉伸子系統(tǒng)包括固設(shè)于直線電機(jī)動子框架部件(7)上端面中心的拉桿(8)，與拉桿同軸固連于拉桿(8)上部的碰撞塊(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的夾持子系統(tǒng)包括與拉桿同軸相連于碰撞塊(9)的下夾頭部件(10)，以及固設(shè)于頂梁(12)下部中心的上夾頭部件(13)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的動力控制子系統(tǒng)包括與動力子系統(tǒng)通過電線連接的外設(shè)的電源，伺服驅(qū)動器，測控平臺機(jī)箱，顯示器以及開關(guān)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的測量子系統(tǒng)包括固設(shè)于鋁制外框架上的高速相機(jī)和固設(shè)于夾持子系統(tǒng)上的力傳感器和力放大器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的保護(hù)子系統(tǒng)包括固設(shè)于直線電機(jī)定子外框架部件(3)底部中心的緩沖裝置(4)。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的下夾頭部件(10)下端與碰撞桿(14)通過螺紋連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的碰撞桿(14)包括圓柱形的上桿(140)和從所述上桿(140)的底部軸向延伸且直徑逐漸增大的圓臺形的下桿(141)。11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)，其特征在于:所述的拉桿(8)和碰撞塊(9)具有容置所述碰撞桿(14)的半封閉的空腔，所述空腔包括位于碰撞塊(9)中的同軸設(shè)置的圓柱形的上部空腔和圓臺形的中部空腔以及位于拉桿(8)中的圓柱形的下部空腔，其中，所述上部空腔的直徑大于碰撞桿(14)的上桿(140)的直徑，所述中部空腔的形狀與所述碰撞桿(14)的下桿(141)配合，而所述下部空腔的直徑大于碰撞桿(14)的下桿(141)的直徑。12.一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)準(zhǔn)備樣板，銑制樣條； 2)噴涂樣條的標(biāo)距標(biāo)示點(diǎn)； 3)采用高速相機(jī)拍攝裝在夾具位置的標(biāo)定板； 4)取下標(biāo)定板，裝夾樣條； 5)執(zhí)行拉伸機(jī)控制程序的操作，完成樣條拉伸的操作，獲得力值對時間的曲線數(shù)據(jù)，同時執(zhí)行高速相機(jī)外部觸發(fā)拍攝的操作，完成樣條拉伸的高速攝像，獲得拉伸過程的高速攝像； 6)獲得拉伸過程力值對應(yīng)變的曲線； 7)取下樣條，試驗結(jié)束。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟I)中試驗樣條采用塑料材料，型號為PP-EPDM-T15的polo，形狀為啞鈴狀，試件尺寸厚度X寬度為2.98X4.02mm。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟2)中噴涂樣條的標(biāo)距標(biāo)示點(diǎn)，具體為在樣條中部噴涂兩個軸向標(biāo)距為1mm的圓形小點(diǎn)。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟3)中高速相機(jī)拍攝裝在夾具位置的標(biāo)定板，通過拍攝標(biāo)定點(diǎn)之間的距離，將位移轉(zhuǎn)換為像素值，計算后得到應(yīng)變值。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟4)中利用動力控制子系統(tǒng)控制動力子系統(tǒng)以驅(qū)動拉伸子系統(tǒng)，從而帶動下夾頭從鋁制外框架(3)的底部開始向上運(yùn)動至指定位置后，夾持子系統(tǒng)通過兩個夾頭夾持試件兩頭實現(xiàn)夾持。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟5)中樣條拉伸的步驟為:利用動力控制子系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動控制器，設(shè)定設(shè)計速度與設(shè)計高度；啟動拉伸，動力子系統(tǒng)中的直線電機(jī)開始工作，進(jìn)入拉伸狀態(tài)；根據(jù)拉伸子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開始為加速階段，拉伸速度V〈300mm/s為低速加速模式，而拉伸速度V ^ 300mm/s為高速加速模式，此段動力子系統(tǒng)帶動拉桿做空行程運(yùn)動；當(dāng)拉伸速度達(dá)到設(shè)計速度后進(jìn)入勻速階段，動力子系統(tǒng)與拉桿帶動下夾頭部件一起運(yùn)動，拉斷試件；當(dāng)直線電機(jī)距離試驗機(jī)底座高度H〈設(shè)計高度時，進(jìn)入一級減速階段；當(dāng)H〈30mm或V〈300mm/s時，進(jìn)入二級減速階段；當(dāng)H〈15mm時，拉伸結(jié)束。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟5)中測試子系統(tǒng)通過試件拉伸時傳感器石英晶體之間的距離變化來引起電荷偏移，經(jīng)過濾波放大后，根據(jù)電荷偏移量與電壓之間關(guān)系，得到輸出電壓，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到應(yīng)力實現(xiàn)步驟5)過程中的力值實時采集。19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟5)中樣條拉伸高速攝像的步驟為:當(dāng)人工啟動拉伸機(jī)時觸發(fā)高速相機(jī)快門，相機(jī)對樣條進(jìn)行高速攝像，其采樣頻率為5000幀/秒；當(dāng)直線電機(jī)距離試驗機(jī)底座高度H<15mm時觸發(fā)拉伸結(jié)束開關(guān)，高速相機(jī)停止攝像。20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟5)中應(yīng)變采集通過圖像處理技術(shù)完成標(biāo)距點(diǎn)位移提取和擬合功能，首先對采集到的圖像進(jìn)行灰度化和噪音處理，確定圖像處理區(qū)域；然后經(jīng)過邊緣檢測、二值化處理、形態(tài)學(xué)去噪、亞像素定位和邊緣輪廓確定算法，提取出標(biāo)距點(diǎn)位移，得到應(yīng)變-時間曲線。21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟6)中通過編程的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理將測得的力和應(yīng)變信息進(jìn)行一一對應(yīng)，得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線及相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格。22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗方法，其特征在于，所述步驟(7)中試驗結(jié)束后，動力子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)和下夾頭部件(10)在保護(hù)子系統(tǒng)的作用下安全?？吭阡X制外框架(3)的底部。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電磁式塑料材料高速動態(tài)拉伸機(jī)的試驗系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括以下設(shè)備：機(jī)械結(jié)構(gòu)子系統(tǒng)，夾持子系統(tǒng)，拉伸子系統(tǒng)，動力控制子系統(tǒng)，動力子系統(tǒng)，保護(hù)子系統(tǒng)以及測量子系統(tǒng)。所述方法包括以下步驟：準(zhǔn)備樣板，銑制樣條；噴涂樣條的標(biāo)距標(biāo)示點(diǎn)；用高速相機(jī)拍攝裝在夾具位置的標(biāo)定板；取下標(biāo)定板，裝夾樣條；執(zhí)行拉伸機(jī)控制程序的操作，完成樣條拉伸的操作，獲得力值對時間的曲線數(shù)據(jù)，同時執(zhí)行高速相機(jī)外部觸發(fā)拍攝的操作，完成樣條拉伸的高速攝像，獲得拉伸過程的高速攝像；獲得拉伸過程力值對應(yīng)變的曲線；取下樣條，試驗結(jié)束。本發(fā)明具有操作方便、工作環(huán)境要求低、試驗精度高及試驗效率高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N3/08
【公開號】CN105136574
【申請?zhí)枴緾N201510550916
【發(fā)明人】李桂琴, 阮斌, 郭慶
【申請人】上海大學(xué)
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月1日