[实用新型]一种测量宏观尺度特殊材料力学性能的实验装置

摘要

一种测量宏观尺度特殊材料力学性能的实验装置，该实验装置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；其测量方法为：通过伺服电机带动直线运动导轨来精确控制试样移动速度并同时读取位移与速度实时监测值，另一方面并利用拉压双向传感器直接测量力学数据来得出诸如杨氏模量等重要的力学参量；该装置实现了精确采集特殊材料力学性能数据过程的简易性、控制的方便性以及步骤的可重复性与结果的可靠性。

主权项

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。