[发明专利]一种测量宏观尺度特殊材料力学性能的实验装置及方法

权利要求书

1.一种测量宏观尺度特殊材料力学性能的实验装置,其特征在于：包括实验运行采集系统，对实验运行采集系统进行控制的实验控制处理系统，对实验运行采集系统采集的数据进行记录的实验操作记录系统，对实验运行采集系统、实验控制处理系统以及实验操作记录系统进行整合、固定、防护的实验支撑防护系统；

所述实验支撑防护系统包括由多根方管焊接而成的支架（101），所述支架（101）底部由多根平行放置的短方管（101-1）以及固定在多根平行放置的短方管（101-1）两端上部并和其垂直的多根平行长方管（101-2）构成，在底部一侧的长方管（101-2）内侧竖直固定有多根竖直短方管（101-3），在多根竖直短方管（101-3）上部固定有横向长方管（101-4），在横向长方管（101-4）和短方管（101-1）间斜向固定有斜向方管（101-5）或横向长方管（101-4）和短方管（101-1）间间隔斜向固定有斜向方管（101-5），在竖直短方管（101-3）间固定有金属薄板，在斜向方管（101-5）间也固定有金属薄板；

所述实验运行采集系统包括固定在支架（101）远离竖直短方管（101-3）一端的长方管（101-2）上部的直线运动滚珠丝杠导轨（201），固定在直线运动滚珠丝杠导轨（201）一端且长方管（101-2）上部的伺服电机（202），始端支撑座（213）与尾端支撑座（214）分别固定在直线运动滚珠丝杠导轨（201）行程两端上方的螺孔中；固定端夹具支座（204）固定在始端支撑座（213）相匹配的螺孔中，移动端夹具支座（205）固定在尾端支撑座（214）相匹配的螺孔中；力学传感器支座（206）固定在直线运动滚珠丝杠导轨（201）滑块上的一对外侧的螺孔中；拉压双向力学传感器（203）一端插入力学传感器支座（206）的方槽内并固定，另一端插入固定端夹具支座（204）的方槽内并固定；特殊样品移动端固定夹具（207）插入移动端夹具支座（205）的长槽内并用螺钉固定；特殊样品固定端固定夹具（208）插入固定端夹具支座（204）的长槽内并用螺钉固定；特殊样品铺垫装置（215）两端分别由始端支撑座（213）和尾端支撑座（214）上方的螺孔与其上通孔相匹配固定；移动端标尺（211）固定在直线运动滚珠丝杠导轨（201）滑块上的一对内侧的螺孔中；固定端标尺（212）固定在特殊样品铺垫装置（215）始端外侧的一个通孔上用螺钉拧紧；

所述实验控制处理系统包括SN75175芯片控制主电路（301）、伺服电机控制驱动（302）、USB数据采集卡（303）、力学传感器数字变送器（304）、12V直流开关电源（305）、RS-485接口（306）以及伺服电机转向控制部件（307），上述各部件的电气连接方式为：伺服电机（202）的编码电缆连接到伺服电机控制驱动（302）的CN2接口；伺服电机（202）的动力电缆根据其三股电线的标注分别连接到伺服电机控制驱动（302）的U、V、W接口；伺服电机控制驱动（302）上的L₁、L₁C与L₂、L₂C接口分别连接至两个220V AC三角插头的火线端和零线端，该两个三角插头共接地；伺服电机控制驱动（302）的CN1接口上1、2号针共接地、5号针与伺服电机转向控制部件（307）的高精度单刀双掷开关的中间触点相连接；伺服电机控制驱动（302）的CN1接口上6号针一路与USB数据采集卡（303）的13号接口相连接，另一路连接上一个15V DC的五号电池之后再与伺服电机转向控制部件（307）的高精度单刀双掷开关的倒转触点相连接；伺服电机控制驱动（302）的CN1接口上的32号针与SN75175芯片控制主电路（301）的1号管脚相连接，33号针与SN75175芯片控制主电路（301）的2号管脚相连接；SN75175芯片控制主电路（301）的3号管脚与USB数据采集卡（303）的29号接口相连接，4、6号管脚线路合并后与USB数据采集卡（303）的31号接口相连接，8号管脚与USB数据采集卡（303）的32号接口相连接并接地；伺服电机控制驱动（302）的CN7接口与左上针所连接的黑线以及与左下针所连接的红线分别与USB数据采集卡（303）的1、2号接口相连接；USB数据采集卡（303）的5号接口与力学传感器数字变送器（304）蓝线对应的输出接口相连接；USB数据采集卡（303）的14号接口与伺服电机转向控制部件（307）的高精度单刀双掷开关的正转触点相连接；USB数据采集卡（303）的USB 2.0接口与装有实验操作记录系统软件的电子计算机相连接；力学传感器数字变送器（304）红线对应的正端接口与12V直流开关电源（305）的电压输出正端V+接口相连接；力学传感器数字变送器（304）黑线对应的正端接口与12V直流开关电源（305）的电压输出负端COM接口以及USB数据采集卡（303）的6号接口同时相连接并接地；力学传感器数字变送器（304）黄线对应的RSA接口与RS-485接口（306）的上端第一个接线柱相连接；力学传感器数字变送器（304）白线对应的RSB接口与RS-485接口（306）的上端第二个接线柱相连接；力学传感器数字变送器（304）的五脚插口与拉压双向力学传感器（203）的信号传输线相连接；RS-485接口（306）的USB 2.0接口与装有实验操作记录系统软件的电子计算机相连接；12V直流开关电源（305）的N、L、地线接口分别与一个220V AC三角插头的火线端、零线端和地线端相连接；

所述实验操作记录系统包括相互连接的输入控制单元、实时数据监控单元和图像处理显示单元。