[发明专利]一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置，具体涉及一种基于力-磁耦合原理测试材料磁致力学特性的磁场发生、力学加载及测量装置，它主要用于磁敏弹性体在不同大小磁场中磁致伸缩、磁致拉压及磁致剪切特性的测量。属于铁磁复合材料力磁耦合参数及其特性测量技术领域。

（二）背景技术

目前，无论材料在磁场中的磁学特性还是在结构场中的力学特性测试技术均已发展成熟，各类磁学测试仪器（高斯计等）及力学测试仪器（万能试验机等）都已产品化。但是对材料力磁耦合行为的研究尚不够深入，相应研究力磁耦合效应的试验设备和仪器十分缺少。在文献中曾经出现过的少量自制力磁测试设备均存在各类缺陷，比如：成本高、通用性差和测试仪器易受电磁场干扰等。

（三）发明内容

1、发明目的：

本发明的目的是提供一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置，它是一种在具体试验中通过调节磁场强度和更换夹具来进行不同磁场下磁敏弹性体磁致伸缩、磁致拉压及磁致剪切特性的通用试验装置。

2、技术方案：

本发明一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置，如图1（a）、图1（b）所示，该装置包括以下部件：上连接件1、加载端铁心2、六角螺栓3、上端盖4、第一励磁线圈5、第二励磁线圈6、L型铁心7、下端盖8、六角螺栓9和下连接件10。它们之间的位置连接关系是：上连接件1通过自身螺纹与加载端铁心2相连；加载端铁心2处于左右对称的上端盖4之间；上端盖4通过六角螺栓3与L型铁心7相连；第一励磁线圈5与第二励磁线圈6沿中心轴上下各放置一个；下端盖8通过六角螺栓9与L型铁心7相连；下连接件10通过自身螺纹与下端盖8相连；该装置整体通过上连接件1和下连接件10与万能试验机连接。

所述上连接件1为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件，是不导磁件；

所述加载端铁心2为长方体构件，材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料，拉压与剪切试验中采用不同加载端铁心2；

所述六角螺栓3为按需选购的标准件，数量为前后各一、左右对称共四件；

所述上端盖4为开有螺栓连接孔的长方体构件，材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料，数量为左右对称的两件，拉压与剪切试验中采用不同上端盖4；

所述第一励磁线圈5为自制件，由漆包铜导线绕制；

所述第二励磁线圈6为自制件，由漆包铜导线绕制；

所述L型铁心7为长方形截面L型件，材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料，数量为左右对称的两件；

所述下端盖8为开有螺栓连接孔的“T”字型或倒“凸”字型长方形截面构件，材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料，拉压与剪切试验中采用不同下端盖8；

所述六角螺栓9为标准件，数量为前后各一、左右对称共四件；

所述下连接件10为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件，是不导磁件。

本发明的工作原理及流程如下：首先，将上连接件1和下连接件10与万能试验机连接；磁致伸缩工况如图1（a）所示，磁敏弹性体试件放置于下端盖8之上，对第一励磁线圈5及第二励磁线圈6通电，在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场，测试磁敏弹性体试件在磁场作用下的变形参数；拉压工况如图1（a）所示，磁敏弹性体试件连接于加载端铁心2与下端盖8之间，对第一励磁线圈5及第二励磁线圈6通电，在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场，通过加载端铁心2对磁敏弹性体试件施加拉压载荷，并进行相关测量；剪切工况如图1（b）所示，两个相同尺寸磁敏弹性体试件左右对称连接于加载端铁心2与上端盖4之间，对第一励磁线圈5及第二励磁线圈6通电，在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场，通过加载端铁心2对磁敏弹性体试件施加剪切载荷，并进行相关测量。

本发明将磁致伸缩、磁致拉压模量及磁致剪切模量的测量集成到一个结构简单、操作方便的平台中，将传统力学测试设备与磁学测试设备相连接，形成一个具有通用性的磁敏弹性体力磁耦合效应测试试验装置。

3、优点及功效：本发明一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置，其优点如下：

1.将磁场发生装置与专用夹具结合为一体，和传统力磁耦合测试装置相比结构简单、体积小、重量轻。

2.与传统力学试验设备（万能试验机等）的连接通过改变上下连接件形式及尺寸即可，费用更低，使用更方便。

3.将磁致伸缩、磁致拉压模量及磁致剪切模量的测量集成到同一平台上，减少试验设备费用。