[发明专利]拉伸试样断裂后径缩部位最小直径测量装置及测量方法

摘要

本发明涉及拉伸试样断裂后径缩部位最小直径测量装置及测量方法，测量装置包括带定位杆和测量夹持刀口的电阻应变式U形传感器、U形支架、若干标准圆柱体的标准器和装有测量软件的数据采集仪。传感器在定位杆和支架的配合下安装在标准圆柱体或拉伸断裂试样上，将含有标准直径值或试样径缩部位最小直径值和测量夹持刀口触点偏移量的测量信号传给数据采集仪；测量软件的标定算法给出直径拟合公式，并消除因各标准圆柱体直径不同造成的触点偏移误差；测量软件的测量算法给出试样的直径值，并消除因试样直径不同造成的触点偏移误差。

主权项

拉伸试样断裂后径缩部位最小直径测量装置，其特征是包括传感器(1)、支架(2)、压缩弹簧(3)、标准器和数据采集仪；传感器(1)具有一个U形弹性体(4)、两个刃块(5)、一个定位柱(6)、一个导杆(7)和四枚单轴电阻应变计R₁、R₂、R₃和R₄；U形弹性体(4)形状对称，其结构包括基座B和固联于基座B两端的左变截面悬臂梁B₁和右变截面悬臂梁B₂，左变截面悬臂梁B₁和右变截面悬臂梁B₂的横截面为矩形，且从自由端a到根部e分为头部ac和颈部ce两段，头部ac段的横截面面积大于颈部ce段的横截面面积，基座B的中部沿U形弹性体(4)的轴线O加工有一个圆柱形通孔(8)，左变截面悬臂梁B₁和右变截面悬臂梁B₂靠近自由端a处各加工有一个矩形通孔(9)，这两个矩形通孔(9)处于同轴位置；每个刃块(5)的结构分为三角形头部C₁和矩形根部C₂两段，三角形头部C₁的前端为直线刀刃(10)；定位柱(6)的上部为三角形，三角形的顶端为垂直于柱轴线的直线刀刃(11)，定位柱(6)的下部由下端面E₁起沿柱轴线加工有内螺纹(12)；导杆(7)的结构分为上、中、下三段，上段加工有螺纹(13)，中段为等截面圆轴，下段为圆柱形平帽(14)，中段的直径大于上段的直径，中段在与上段衔接的截面处形成垂直于导杆轴线的台阶面E₂；两个刃块(5)通过其矩形根部C₂与左变截面悬臂梁B₁和右变截面悬臂梁B₂的矩形通孔(9)的过盈配合，分别嵌装在左变截面悬臂梁B₁和右变截面悬臂梁B₂上，且处于U形弹性体(4)的内侧；两个刃块(5)上直线刀刃(10)相互平行，构成传感器(1)的测量夹持刃口；单轴电阻应变计R₁和R₂分别粘贴在左变截面悬臂梁B₁颈部ce的内外两侧，其栅轴与左变截面悬臂梁B₁的轴线平行；单轴电阻应变计R₃和R₄分别粘贴在右变截面悬臂梁B₂颈部ce的内外两侧，其栅轴与右变截面悬臂梁B₂的轴线平行；四枚电阻应变计R₁、R₂、R₃和R₄通过导线连接成全桥电路；支架(2)为U形结构，形状对称；在支架(2)底部的正中央，沿支架(2)的轴线O同轴加工有一个矩形槽(15)和一个圆柱形通孔(16)，矩形槽(15)位于支架U形结构的内侧，并且沿与支架(2)的中面垂直的方向贯通，在支架(2)两臂的上端，各加工有一个V形槽(17)，这两个V形槽(17)形状和朝向相同，且处于同轴位置，其轴线位于支架(2)的中面内；导杆(7)穿过支架(2)底部的圆柱形通孔(16)、压缩弹簧(3)和U形弹性体(4)基座B上的圆柱形通孔(8)，U形弹性体(4)与支架(2)共轴，U形弹性体(4)的中面与支架(2)的中面相互垂直；导杆(7)上段螺纹(13)与位于U形弹性体(4)内侧的定位柱(6)下部的内螺纹(12)旋紧，定位柱(6)下端面E₁与U形弹性体基座B的上表面E₃压紧配合，导杆(7)中段的台阶面E₂与U形弹性体(4)基座B的下表面E₄压紧配合；压缩弹簧(3)位于导杆(7)的中段，其两端分别与U形弹性体(4)和支架(2)接触，导杆(7)下段圆柱形平帽(14)抵住支架(2)底部下表面，导杆(7)中段与支架(2)底部圆柱形通孔(16)的滑动配合以及U形弹性体(4)的基座B两侧面与支架底部的矩形槽(15)的滑动配合，共同构成一副沿传感器(1)和支架(2)公共轴线O方向的直线导轨机构，使传感器(1)相对于支架(2)具有沿二者公共轴线O方向的移动自由度，同时，此导轨机构存在一定的配合间隙，使传感器(1)相对于支架(2)具有绕二者公共轴线O转动的微小自由度；定位柱(6)的直线刀刃(11)位于刃块(5)下方，并且与两个刃块(5)的直线刀刃(10)共面、垂直；标准器由若干不同直径的标准圆柱体和一个基准直径规组成，基准直径规的直径值d₀定义为基准直径；标准圆柱体的数量n≥4；标准圆柱体的直径d₁、d₂，…，d_n按从小到大的顺序排列，其中的最小直径值d₁大于传感器(1)两个刃块(5)的原始间距s；基准直径规的直径值d₀满足关系d₁<d₀<d_n；数据采集仪包括应变信号采集‑调理电路和装有测量软件的微计算机系统，测量软件中含有标定程序和测量程序，标定程序和测量程序各含有一个触点偏移误差修正计算公式。