[发明专利]材料剪应变多点激光检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学实验设备，特别涉及一种用于材料剪应变的激光检测装置。

背景技术

在材料力学扭转教学中，剪应变试验过程中，一般采用在一橡胶圆柱外圆表面等距离画上圆，在纵向画上圆周均匀分布的直线，当用双手扭转时纵向线发生倾斜，圆不变。由此，进入力学的断面假设，圆柱在纯力偶的作用下，横截面于横截面发生相对转动，而该转动角度与力矩大小和受力点与受力点之间的距离有关，从而验证剪切虎克定律。现有技术中，由于受试件大小限制，以及实验仪器及实验方法制约，一般实验结果只是验证剪应变与力矩之间的关系，而无法得到剪应变点和受力点与固定点之间的距离之间的关系，如果需要验证，则通过另外的设备进行。

为解决以上问题，出现了机械式、光学式和电子式等扭角仪，虽然各有特点，但是基本原理相同。都是将试件某截面圆周绕其形心旋转的弧长与其另一截面圆周绕其形心旋转的弧长之差进行放大。但是，一截面相对一截面而不是两截面或三截面相对同一截面，不能全面得出检测结果；而且读数窗小，只能有一人观察读数变化，如千分表、毫伏表、单筒望远镜等，影响试验效率，降低教学效果。

因此，需要一种用于检测试件剪应变的设备，能够同时对试件的多个截面进行试验，因而通过一次试验即能够得到剪应变与力矩大小以及与受力点与固定点之间的距离的关系，验证材料剪切虎克定律；而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种材料剪应变多点激光检测装置，能够同时对试件的多个截面进行试验，因而通过一次试验即能够得到剪应变与力矩大小以及与受力点与固定点之间的距离的关系，验证材料剪切虎克定律；而且试验过程直观开放，能够使在场人员均都能看清实验过程及参数的变化，适用于课堂教学实验；实验设备结构简单，操作容易，实验成本低。

本发明的材料剪应变多点激光检测装置，包括试件支撑组件、力矩施加组件和激光检测组件；

所述试件支撑组件包括用于固定支撑并使试件水平设置的试件支座；

激光检测组件包括至少两个沿试件纵向分布的激光器，所述激光器分别固定设置于与其一一对应的激光器夹具，所述激光器夹具固定设置于试件需检测部位，与激光器的激光线路对应设有用于读取激光线路转角的标尺；

所述力矩施加组件用于对试件施加垂直于试件轴线的纯力偶。

进一步，力矩施加组件包括与试件在圆周方向固定配合的施力臂，所述施力臂以试件中心线为支点形成杠杆结构，施力臂的两端分别对试件施加相等的周向力矩；

进一步，所述激光器夹具包括环形卡环和支撑杆，所述环形卡环内圆形成向内的圆形刃口，所述圆形刃口固定套于试件外圆，所述支撑杆竖直向上设置于环形卡环，激光器固定连接于支撑杆上端，所述激光器的激光光路平行于试件的径向平面；

进一步，所述激光器的激光光路通过反射镜反射至标尺，所述激光器光路经衍射形成水平的线形光；

进一步，所述反射镜设置于反射镜支座，所述反射镜支座前后、左右和高度可调；所述反射镜以使激光光路入射角在上下方向改变的方式可前后摆动调整其安装方位；

进一步，所述施力臂与试件支座分列于试件的轴向两端；

进一步，所述施力臂两端与试件中心线之间的距离相等，所述施力臂一端由加力砝码I施加向下的力，另一端由加力砝码II通过定滑轮施加向上的力，所述加力砝码I和加力砝码II重量相同；

进一步，所述标尺安装于一标尺架，且标尺左右和上下位置可调；

进一步，所述标尺表面设有荧光层；

进一步，所述反射镜支座为高度可调的套管结构，所述套管结构的反射镜支座设有将其锁紧的锁紧螺钉I，反射镜支座通过滑板设置于一基础之上，所述滑板沿激光光路横向设有滑槽I，所述反射镜支座下端以可沿滑槽I往复滑动的方式单自由度配合，并设有用于将反射镜支座固定锁紧于滑槽I的锁紧螺钉II，所述滑板以可沿前后滑动的方式单自由度设置于基础，并设有锁紧螺钉III；所述反射镜通过耳轴可转动的方式设置于反射镜支座，所述耳轴设有锁紧螺钉IV；

所述标尺架为高度可调的套管结构，所述套管结构的标尺架设有将其锁紧的锁紧螺钉V，所述标尺架以可横向滑动的方式单自由度设置于一标尺架座，并设有锁紧螺钉VI。