[发明专利]小型自对心单向加载双轴拉压试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及双轴试验加载设备领域，具体地说，涉及一种小型自对心单向加载双轴拉压试验装置。

背景技术

对于各向异性材料，一般的单向拉伸实验已经不能真实的反映材料的物理力学性能，需要研究材料在相互垂直的两个方向上同时受到均匀的载荷场时的力学行为，所得到的双轴向物理性能对于材料的处理和应用以及新材料的研制有重要的意义。

目前，从双向载荷场的实现来看，主要有两种方法。

一种是通过薄壁筒的拉扭联合加载在材料内部造成双向应力场。Sittner等（Metallurgical and Materials Transactions A，1995，26A，2913）就是采用这种方法研究了CuAlZn多晶在拉扭联合作用下的行为。这种方法比较简便，但是加载的路径受到限制，并且是近似的双向应力场。对于各向异性材料，无法采用这种方法。

另一种对于单轴加载实现双轴受力的加载装置，之前也有学者进行过研究（武汉冶金科技大学学报，1996，vol19，No.2）。如图2所示，该机构可实现单轴加载双轴拉伸的效果，但其可调节性低，并且也未考虑加载过程中试件对中性的要求，只是单纯的单向拉伸双轴加载装置。

此外还有一种方法是直接实现双向应力场。具有反馈功能的多轴加载实验机可以实现双轴加载，但是其造价太高，而且一般的大型多轴加载实验机对于尺寸很小的形状记忆合金试样使用起来也不太方便。Boehler等（Experimental Mechanics，1994，3，1）提出了一种螺旋加载装置，如图1所示。其基本思想是通过四个步进电机带动螺杆旋转，实现力的加卸载。两台水平步进电机控制水平方向的运动，两台竖直步进电机控制竖直方向的运动。四台步进电机之间分别有伺服控制并有四个相应的测力机构分别与四个螺杆相连。水平和竖直方向的加载相互独立。如果在加载过程中试件的中心偏离了加载装置的中心，则每对测力装置给出的数值将出现差异，例如水平方向受力不同，则表明有横向附加力通过两个螺杆施加给了试件。如果左边受力大于右边受力，则反馈系统通过减慢左边步进电机的加载速率，提高右边步进电机的加载速率来使试件的中心重新回到加载装置的中心。这种反馈系统的自动调节可以保证试件始终处于纯双拉状态。

为了保证试件始终处于纯双拉状态，对于传感装置的反馈系统的灵敏度，性能一致性和步进电机加载速率有很高的要求，而且由于信号反馈与加载速率的调整之间必然存在时间误差，使得整个实验过程中容易出现试件的中心偏离和重新回到加载装置的中心的波动过程，这也增加了试件的夹持调整难度。

因此，如何解决现有技术在实验过程中出现试件的中心偏离、重新回到加载装置中心的波动过程以及试件的夹持调整难度大等问题便成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种小型自对心单向加载双轴拉压试验装置，以解决实验过程中出现试件的中心偏离、重新回到加载装置中心的波动过程以及试件的夹持调整难度大的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种小型自对心单向加载双轴拉压试验装置，其特征在于，包含有一个加载传动装置和组合式框架；其中，

所述组合式框架，由主框架1和悬置框架2组成；其中，

所述主框架1，与水平平面的底座固定连接，呈长方形中空结构，其左右、上下两侧分别设置有长方形滑槽组17、18、19、20，并在其左右、上下两侧中间位置分别开有通孔，其中长方形滑槽组中包括纵向滑槽组17、18，和横向滑槽组19、20；

所述悬浮框架2，呈长方形中空结构设置在所述主框架1内，用放置在四个角上的四个可活动支柱支撑于所述主框架1内，其左右，上下两侧开有圆形通孔，其中上下两侧开有与加载轴同直径的圆形通孔，所述悬浮框架2通过支座弹簧28与所述主框架1底座连接；

所述加载传动装置，包括：横向加载轴12、13，纵向加载轴10、15，斜置刚性杆9、11、14、16，横向滑杆3、7，滑动接头4、8，步进电机5、6，固定和滑动两用铰支座23、24，固定铰支座25、26；其中，

所述横向加载轴12、13和所述纵向加载轴10、15穿过所述主框架上的左右、上下两侧中间位置开有通孔，并与设置在所述长方形滑槽组17、18、19、20上的横向滑杆3、7上的滑动接头4、8和步进电机5、6相连接；其中，所述横向加载轴12、13与该步进电机5、6在同一轴线；