[发明专利]一种软材料力学性能测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种软材料力学性能测量装置及方法，属于软材料性能测量领域。

背景技术

伴随人们对生命质量要求的提高，体内置换的仿生器官会越来越多，而体内软组织材料力学行为研究对置换器官的使用寿命和可靠性极为重要。离体软组织材料的微小变形测量是体内材料力学性能的重要组成部分。目前，市场上有很多设备能够在线测量软组织材料在加载时的微小变形与时间的变化关系，但对于记录卸载后的材料变形方法较少，即使有类似的功能，但设备的价格普遍比较昂贵。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种软材料力学性能测量装置及方法。

本发明提供一种软材料力学性能测量装置，包括杠杆、压片、平面镜、标尺和望远镜；其中，所述杠杆前端的底部设有两只前足并形成豁口，末端的底部设有一只后足，所述后足支在所述压片上，所述平面镜固定在所述杠杆前端的顶部，并且与所述杠杆垂直，所述标尺与所述平面镜平行设置，所述望远镜紧靠所述标尺放置并朝向所述平面镜。

在一种实施方式中，所述软材料力学性能测量装置还包括加载装置，所述加载装置包括底座、升降支架、加载臂和压头；其中所述升降支架垂直固定在所述底座上，所述加载臂一端通过轴承与所述升降支架相连，另一端通过连杆与所述压头相接，所述压头放置在所述压片上。

在一种实施方式中，所述望远镜高于所述标尺的零点刻度。

在一种实施方式中，所述压片的厚度为1～2mm。

在一种实施方式中，所述压片为玻璃片、金属片或塑料片。

本发明还提供一种软材料力学性能测量方法，其利用上述的装置进行测量，包括如下步骤：

步骤1、将压片水平粘贴在软材料上；

步骤2、用摄像机记录望远镜中标尺在平面镜中所成的图像，并读出十字坐标上的数值X₀；

步骤3、在压片上施加压力，软材料变形Δl，也就是杠杆的后足下降Δl，平面镜向后倾斜α角，再次通过摄像机记录望远镜中标尺在平面镜中所成的图像，并读出十字坐标上的数值X，则ΔL＝X-X₀；

步骤4、计算出软材料变形Δl的值。

在一种实施方式中，计算软材料变形Δl的值的方法为：

假设前足与后足的垂直距离为d，平面镜向后倾斜α角，则有平面镜与标尺之间的距离为D，标尺上数值X处与水平线的夹角为2α，则有

由于软材料产生细微变形，因此有tgα＝α，tg2α＝2α，则整理可得

本发明提供的一种测量软材料力学性能的测量装置，能够满足正常情况下力学性能测量的精度要求。该装置结构简单，成本合理，并且利用光杠杆原理实时测量卸载负荷时软材料的力学性能与时间的关系。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的软材料力学性能测量装置的结构示意图；

图2为杠杆结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的软材料力学性能测量方法的流程示意图；

图4为该软材料力学性能测量装置进行测量时的示意图；

图5为本发明实施例三提供的样品测量示意图；

图6为本发明实施例三提供的加卸载时样品的法向位移随时间的测试曲线。

其中，1杠杆、2压片、3平面镜、4标尺、5望远镜、11前足、12后足、61底座、62升降支架、63加载臂、64压头、65轴承、66连杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种软材料力学性能测量装置及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一

发明的一种软材料力学性能测量装置结构示意图如图1所示，包括包括杠杆1、压片2、平面镜3、标尺4和望远镜5；其中，所述杠杆1前端的底部设有两只前足11并形成豁口，末端的底部设有一只后足12，所述后足12支在所述压片2上，所述平面镜3固定在所述杠杆1前端的顶部，并且与所述杠杆1垂直，具体请参照图2。所述标尺4与所述平面镜3平行设置，所述望远镜5紧靠所述标尺4放置并朝向所述平面镜3，进一步的，所述望远镜5高于所述标尺4的零点刻度。