[发明专利]软材料周期结构压缩试验机

说明书

本发明公开了一种软材料周期结构压缩试验机，主要包括骨架、上滑台、下滑台、上压头、下压头、左压头、右压头、水平固定块、数显卡尺。骨架上装有竖直的滚珠丝杆和金属滑轨，上下滑台贯穿于金属滑轨和滚珠丝杆，上下压头分别固定于上下滑台上。左压头上开有两条沿水平面对称的斜槽且其上部斜槽与x轴的夹角为α，0°<α＜90°。左右压头结构相同且对称分设于骨架两侧，并分别通过螺杆穿过斜槽与上下压头联结。水平固定块固定于骨架上并设有水平的金属杆，金属杆穿过左右压头，使其仅沿金属杆滑动。本发明利用简单的压头设计，就能实现单向、双向不同比例的压缩实验，实现一机多用功能。

技术领域

本发明涉及一种软材料周期结构单/双向压缩试验机，尤其适用于软材料周期结构，用于分析软材料周期结构受到单向或双向压缩后的变形情况。

背景技术

在分析软材料周期结构在受压发生有限变形时，需要进行加载实验以验证理论与数值仿真结果是否正确。通常利用现在商用的拉伸试验机并结合定制的压头能完成单向压缩实验，针对双向不同比例(如双向等比例加载)试验，用传统的拉伸试验机很难实现，往往需要特别定制加载仪器，通常利用两条垂直滑轨以及四块压头组合来实现双向压缩。因此，现阶段针对软材料周期结构压缩加载的试验机难以实现一机多用，即不能方便地实现单向和双向压缩两种加载方式，适用性较差；其次传统的设备无法实现利用单一轨道实现双向加载，制作成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

利用单一轨道，实现利用单方向压头运动联动与其垂直方向的压头的同时运动，实现双向压缩功能；利用简单的压头设计，就能实现单向、双向不同比例的压缩实验，实现一机多用功能。

本发明所采用的技术方案是：

一种软材料周期结构压缩试验机，其特征在于，包括骨架、上滑台、下滑台、上压头、下压头、左压头、右压头、水平固定块、数显卡尺；

骨架上装有竖直的滚珠丝杆和两条金属滑轨，上滑台与下滑台贯穿于两条金属滑轨和滚珠丝杆上，上压头固定于上滑台上，下压头固定于下滑台上，左压头上开有两条沿水平面对称的斜槽，左压头上部斜槽与x轴的夹角为α，0°<α＜90°，右压头与左压头结构相同且对称分设于骨架左右两侧，左压头和右压头分别通过螺杆穿过斜槽与上压头和下压头联结，并通过螺母固定；

水平固定块固定于骨架上，水平固定块上设有水平的金属杆，金属杆穿过左、右压头，可使左、右压头仅沿金属杆滑动；

数显卡尺的轨道固定于骨架上，数显卡尺的位移显示器固定于上滑台或下滑台上；

滚珠丝杆与手轮相连，通过转动手轮转动，实现滚珠丝杆的转动，滚珠丝杆上半部分和下半部分的螺纹转向相反。

上述技术方案中，开槽角度α决定了双向加载时的加载比例，例如开槽角度α为45度时，能实现竖直方向和水平方向1：1的位移加载，即上压头和下压头移动的距离与左压头和右压头移动的距离每时每刻都相同。α也可根据具体需要取其他值。

进一步的，所述的骨架下设有一块固定板，用于与光学平台固定。

进一步的，所述软材料周期结构压缩试验机的上压头、下压头、左压头和右压头均可通过3D打印技术制成，打印耗材为PLA(聚乳酸)，相对与软材料而言具有足够的刚度。

进一步的，所述的水平固定块上设有水平滑槽，金属杆的端部穿过水平滑槽通过螺母固定。

本发明的有益效果为：

(1)左压头、右压头、上压头、下压头均可根据被测试件的尺寸、加载比例的要求设计并通过3D打印制成，制作方便，成本节约；

(2)通过上、下、左、右压头构成的转化机构的设计，实现利用单一轨道，完成单方向压头运动的同时联动与其垂直方向的压头的运动；