專利名稱：雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于材料力學(xué)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
自板殼理論建立以來，越來越多的領(lǐng)域應(yīng)用到了板殼結(jié)構(gòu)，例如航空航天方面、工業(yè)方面等。在板殼結(jié)構(gòu)研究中，雙向受力結(jié)構(gòu)的研究也為一個熱點(diǎn)，例如在航空航天方面，由于太空環(huán)境的特殊性，許多太空容器都是雙向受力結(jié)構(gòu)；在工業(yè)板料加工方面，由于工業(yè)板料成形和變形過程的復(fù)雜性，許多板材在加工過程中也是雙向受力。因此，研究材料的雙向受力結(jié)構(gòu)有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。從上世紀(jì)四十年代開始，越來越多的人開始致力于研究雙向拉伸試驗(yàn)。但是，由于雙向拉伸機(jī)構(gòu)設(shè)計的復(fù)雜性，雙向拉伸試驗(yàn)在世界上仍是一個尚未解決的課題。學(xué)者們在不同時期研究了不同類型的雙向拉伸試驗(yàn)方法，例如單向拉伸下的雙拉試驗(yàn)、薄膜凸脹雙拉試驗(yàn)、壓力容器雙拉試驗(yàn)以及十字形試件雙拉試驗(yàn)等。由于十字形試件雙拉試驗(yàn)?zāi)軌蜃钪庇^且最直接的反映試件的雙向受力狀態(tài)，所以也是當(dāng)前許多研究人員最側(cè)重的試驗(yàn)研究方法。目前，十字形試件雙向拉伸試驗(yàn)所使用的試驗(yàn)儀器主要包括兩類即機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置和液壓式雙向拉伸試驗(yàn)裝置。其中，液壓式雙向拉伸試驗(yàn)裝置使用局限性較大，而現(xiàn)有的機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置對十字形試件雙向的拉伸比例相同，由此也限制了機(jī)械式雙向拉伸試驗(yàn)裝置的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，該雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置能夠?qū)υ嚰M(jìn)行不同比例的雙向拉伸，從而擴(kuò)大了雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置的應(yīng)用范圍。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下本實(shí)用新型提供一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、第一絲桿、第二絲桿、第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述機(jī)架包括橫向?qū)ΨQ設(shè)置的第一外壁和第二外壁，以及縱向?qū)ΨQ設(shè)置的第三外壁和第四外壁；所述第一絲桿的一端與第一軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第一軸承座固定安裝于所述第一外壁處，所述第一絲桿的另一端與第二軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第二軸承座固定安裝于所述第二外壁處，并且，所述第一絲桿的另一端還連接所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述第二絲桿的一端與第三軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第三軸承座固定安裝于所述第三外壁處，所述第二絲桿的另一端與第四軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第四軸承座固定安裝于所述第四外壁處，并且，所述第二絲桿的另一端還連接所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述第一絲桿與所述第二絲桿呈十字形設(shè)置；在所述第一絲桿的兩側(cè)還對稱設(shè)置第一螺紋和與所述第一螺紋旋向相反的第二螺紋，在所述第一螺紋處安裝與所述第一螺紋相配合的第一螺母，在所述第二螺紋處安裝與所述第二螺紋相配合的第二螺母，所述第一螺母表面固定安裝第一夾具，所述第二螺母表面固定安裝第二夾具；在所述第二絲桿的兩側(cè)還對稱設(shè)置第三螺紋和與所述第三螺紋旋向相反的第四螺紋，在所述第三螺紋處安裝與所述第三螺紋相配合的第三螺母，在所述第四螺紋處安裝與所述第四螺紋相配合的第四螺母，所述第三螺母表面固定安裝第三夾具，所述第四螺母表面固定安裝第四夾具。優(yōu)選的，所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一減速器和與所述第一減速器一端相聯(lián)動的第一電機(jī)；所述第一減速器的另一端通過第一聯(lián)軸器與所述第一絲桿的另一端相連接；所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二減速器和與所述第二減速器一端相聯(lián)動的第二電機(jī)；所述第二減速器的另一端通過第二聯(lián)軸器與所述第二絲桿的另一端相連接。優(yōu)選的，所述第一絲桿和所述第二絲桿均為滾珠絲桿。優(yōu)選的，所述第一夾具包括底座、壓蓋及緊固部件；所述底座的下表面與所述第 一螺母固定連接，所述底座的上表面通過所述緊固部件與所述壓蓋可拆卸連接。優(yōu)選的，所述緊固部件為螺栓。優(yōu)選的，在所述底座的上表面還安裝有凸臺；并且，所述凸臺的表面以及所述壓蓋的下表面均安裝有防滑紋理。優(yōu)選的，所述第二夾具、所述第三夾具和所述第四夾具均與所述第一夾具的結(jié)構(gòu)相同。優(yōu)選的，還包括第一滑動裝置、第二滑動裝置、第三滑動裝置和第四滑動裝置；所述第一夾具與所述第一外壁通過所述第一滑動裝置滑動連接；所述第二夾具與所述第二外壁通過所述第二滑動裝置滑動連接；所述第三夾具與所述第三外壁通過所述第三滑動裝置滑動連接；所述第四夾具與所述第四外壁通過所述第四滑動裝置滑動連接。優(yōu)選的，所述第一滑動裝置包括第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第一滑塊和第二滑塊；所述第一導(dǎo)軌與所述第一滑塊相適配，所述第二導(dǎo)軌與所述第二滑塊相適配；所述第一導(dǎo)軌和所述第二導(dǎo)軌分別安裝在所述第一螺紋兩側(cè)所在的所述第一外壁處，所述第一滑塊和所述第二滑塊分別固定安裝在所述第一夾具的兩側(cè)。優(yōu)選的，所述第二滑動裝置、所述第三滑動裝置和所述第四滑動裝置均與所述第一滑動裝置的結(jié)構(gòu)相同。本實(shí)用新型還提供一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置的雙軸材料拉伸試驗(yàn)方法，包括以下步驟將十字形試件的橫向兩個端部分別通過所述第一夾具和所述第二夾具進(jìn)行固定，將十字形試件的縱向兩個端部分別通過所述第三夾具和所述第四夾具進(jìn)行固定；開啟所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，所述第一絲桿旋轉(zhuǎn)，從而使所述第一螺母和所述第二螺母進(jìn)行同步的反向運(yùn)動，從而拉伸所述十字形試件的橫向長度；在所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，所述第二絲桿旋轉(zhuǎn)，從而使所述第三螺母和所述第四螺母進(jìn)行同步的反向運(yùn)動，從而拉伸所述十字形試件的縱向長度。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置及雙軸材料拉伸試驗(yàn)方法，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對試件不同比例的雙向拉伸，尤其是由于在每一組拉伸方向上采用了兩側(cè)不同旋向的同一根滾珠絲杠，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對十字形試件的同步拉伸，提高了測試結(jié)果的精度。

圖I是本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置的主視圖；圖2是本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置的左視圖；圖3是本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置中夾具的主視圖；圖4是本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置中夾具的左視圖；圖5是本實(shí)用新型試驗(yàn)用試件的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置及方法進(jìn)行詳細(xì)介紹如圖I所示，本實(shí)用新型提供一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架I、第一絲桿
2、第二絲桿3、第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；機(jī)架I包括橫向?qū)ΨQ設(shè)置的第一外壁4和第二外壁5，以及縱向?qū)ΨQ設(shè)置的第三外壁6和第四外壁7 ;第一絲桿2的一端通過軸承座固定安裝于第一外壁4處，第一絲桿2的另一端通過軸承座固定安裝于第二外壁5處，并且，第一絲桿2的另一端還連接所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)；第二絲桿3的一端通過軸承座固定安裝于第三外壁6處，第二絲桿3的另一端通過軸承座固定安裝于第四外壁7處，并且，第二絲桿3的另一端還連接所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；第一絲桿2與第二絲桿3呈十字形設(shè)置；在第一絲桿2的兩側(cè)還對稱設(shè)置第一螺紋和與所述第一螺紋旋向相反的第二螺紋，第一絲桿的其他位置為光滑絲桿，在所述第一螺紋處安裝與所述第一螺紋相配合的第一螺母8，在所述第二螺紋處安裝與所述第二螺紋相配合的第二螺母9，所述第一螺母8表面固定安裝第一夾具10，第一夾具10與所述第一外壁通過第一滑動裝置11滑動連接，所述第二螺母表面固定安裝第二夾具，所述第二夾具與所述第二外壁通過第二滑動裝置滑動連接；在所述第二絲桿的兩側(cè)還對稱設(shè)置第三螺紋和與所述第三螺紋旋向相反的第四螺紋，第二桿的其他位置為光滑絲桿，在所述第三螺紋處安裝與所述第三螺紋相配合的第三螺母，在所述第四螺紋處安裝與所述第四螺紋相配合的第四螺母，所述第三螺母表面固定安裝第三夾具，所述第三夾具與所述第三外壁通過第三滑動裝置滑動連接，所述第四螺母表面固定安裝第四夾具，所述第四夾具與所述第四外壁通過第四滑動裝置滑動連接。其中，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一減速器12和與所述第一減速器12 —端相聯(lián)動的第一電機(jī)13 ;所述第一減速器的另一端通過第一聯(lián)軸器14與第一絲桿2的另一端相連接；所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二減速器15和與所述第二減速器15 —端相聯(lián)動的第二電機(jī)16 ;所述第二減速器15的另一端通過第二聯(lián)軸器17與所述第二絲桿3的另一端相連接。所述第一絲桿2和所述第二絲桿3均可以為滾珠絲桿。另外，本實(shí)用新型中，第一夾具、第二夾具、第三夾具和第四夾具結(jié)構(gòu)相同，需要安裝在同一水平面上。為描述方便，下面僅以第一夾具的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行介紹第一夾具包括底座18、壓蓋19及緊固部件20 ;所述底座的下表面與所述第一螺母固定連接，所述底座的上表面通過所述緊固部件與所述壓蓋可拆卸連接。其中，所述緊固部件可以為螺栓。在所述底座的上表面還安裝有凸臺；并且，所述凸臺的表面以及所述壓蓋的下表面均安裝有防滑紋理，通過增加防滑紋理，可以加強(qiáng)夾具對試件的壓緊效果，減小試件對夾具的相對滑動。如圖3和圖4所示，底座18、試件與壓蓋19由夾具左右兩側(cè)的壓緊螺栓以及中間的五個緊固螺栓壓緊固定。當(dāng)安裝試件時，首先應(yīng)將十字形試件擺放在對應(yīng)位置，即將試件的夾持孔與夾具底座9的螺紋孔對齊，再將夾具壓蓋對應(yīng)放齊。利用壓緊螺栓上方的扳手進(jìn)行裝配，將底座、試件及壓蓋壓緊，再將五個緊固螺栓穿過夾具的五個孔對應(yīng)安裝，對試件進(jìn)行進(jìn)一步夾持固定。試驗(yàn)所用的十字形試件示意圖如圖5。試件為十字形對稱結(jié)構(gòu)，每一端夾持部都有五個夾持孔，用來夾持固定試件。本實(shí)用新型中，第一滑動裝置、第二滑動裝置、第三滑動裝置和第四滑動裝置結(jié)構(gòu) 相同，為描述方便，下面僅以第一滑動裝置的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行介紹第一滑動裝置包括第一導(dǎo)軌21、第二導(dǎo)軌22、第一滑塊23和第二滑塊24 ;所述第一導(dǎo)軌與所述第一滑塊相適配，所述第二導(dǎo)軌與所述第二滑塊相適配；所述第一導(dǎo)軌和所述第二導(dǎo)軌分別安裝在所述第一螺紋兩側(cè)所在的所述第一外壁處，所述第一滑塊和所述第二滑塊分別固定安裝在所述第一夾具的兩側(cè)。本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)方法，包括以下步驟將十字形試件的橫向兩個端部分別通過所述第一夾具和所述第二夾具進(jìn)行固定，將十字形試件的縱向兩個端部分別通過所述第三夾具和所述第四夾具進(jìn)行固定；開啟所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，在所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，所述第一絲桿旋轉(zhuǎn)，從而使所述第一螺母和所述第二螺母進(jìn)行同步的反向運(yùn)動，從而拉伸所述十字形試件的橫向長度；在所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)的帶動下，所述第二絲桿旋轉(zhuǎn)，從而使所述第三螺母和所述第四螺母進(jìn)行同步的反向運(yùn)動，從而拉伸所述十字形試件的縱向長度。另外，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以由計算機(jī)進(jìn)行控制，在計算機(jī)控制下，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以同步運(yùn)行，并且，第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以輸出不同的轉(zhuǎn)速，第一絲桿和第二絲桿相應(yīng)的也可獲得不同的轉(zhuǎn)速，當(dāng)?shù)谝唤z桿和第二絲桿轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，絲桿上安裝的螺母的運(yùn)動狀態(tài)也發(fā)生變化，通過夾具的傳遞，可改變十字形試件在橫、縱兩個方向的拉伸狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)了控制十字形試件在橫、縱兩個方向上不同比例的拉伸。因此，本實(shí)用新型提供的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置及雙軸材料拉伸試驗(yàn)方法，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對試件不同比例的雙向拉伸，尤其是由于在每一組拉伸方向上采用了兩側(cè)不同旋向的同一根滾珠絲杠，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對十字形試件的同步拉伸，提高了測試結(jié)果的精度。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括機(jī)架、第一絲桿、第二絲桿、第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述機(jī)架包括橫向?qū)ΨQ設(shè)置的第一外壁和第二外壁，以及縱向?qū)ΨQ設(shè)置的第三外壁和第四外壁；所述第一絲桿的一端與第一軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第一軸承座固定安裝于所述第一外壁處，所述第一絲桿的另一端與第二軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第二軸承座固定安裝于所述第二外壁處，并且，所述第一絲桿的另一端還連接所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述第二絲桿的一端與第三軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第三軸承座固定安裝于所述第三外壁處，所述第二絲桿的另一端與第四軸承座轉(zhuǎn)動連接，所述第四軸承座固定安裝于所述第四外壁處，并且，所述第二絲桿的另一端還連接所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述第一絲桿與所述第二絲桿呈十字形設(shè)置；在所述第一絲桿的兩側(cè)還對稱設(shè)置第一螺紋和與所述第一螺紋旋向相反的第二螺紋，在所述第一螺紋處安裝與所述第一螺紋相配合的第一螺母，在所述第二螺紋處安裝與所述第二螺紋相配合的第二螺母，所述第一螺母表面固定安裝第一夾具，所述第二螺母表面固定安裝第二夾具；在所述第二絲桿的兩側(cè)還對稱設(shè)置第三螺紋和與所述第三螺紋旋向相反的第四螺紋，在所述第三螺紋處安裝與所述第三螺紋相配合的第三螺母，在所述第四螺紋處安裝與所述第四螺紋相配合的第四螺母，所述第三螺母表面固定安裝第三夾具，所述第四螺母表面固定安裝第四夾具。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第一減速器和與所述第一減速器一端相聯(lián)動的第一電機(jī)；所述第一減速器的另一端通過第一聯(lián)軸器與所述第一絲桿的另一端相連接；所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二減速器和與所述第二減速器一端相聯(lián)動的第二電機(jī)；所述第二減速器的另一端通過第二聯(lián)軸器與所述第二絲桿的另一端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一絲桿和所述第二絲桿均為滾珠絲桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一夾具包括底座、壓蓋及緊固部件；所述底座的下表面與所述第一螺母固定連接，所述底座的上表面通過所述緊固部件與所述壓蓋可拆卸連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述緊固部件為螺栓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，在所述底座的上表面還安裝有凸臺；并且，所述凸臺的表面以及所述壓蓋的下表面均安裝有防滑紋理。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第二夾具、所述第三夾具和所述第四夾具均與所述第一夾具的結(jié)構(gòu)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括第一滑動裝置、第二滑動裝置、第三滑動裝置和第四滑動裝置；所述第一夾具與所述第一外壁通過所述第一滑動裝置滑動連接；所述第二夾具與所述第二外壁通過所述第二滑動裝置滑動連接；所述第三夾具與所述第三外壁通過所述第三滑動裝置滑動連接；所述第四夾具與所述第四外壁通過所述第四滑動裝置滑動連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一滑動裝置包括第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌、第一滑塊和第二滑塊；所述第一導(dǎo)軌與所述第一滑塊相適配，所述第二導(dǎo)軌與所述第二滑塊相適配；所述第一導(dǎo)軌和所述第二導(dǎo)軌分別安裝在所述第一螺紋兩側(cè)所在的所述第一外壁處，所述第一滑塊和所述第二滑塊分別固定安裝在所述第一夾具的兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第二滑動裝置、所述第三滑動裝置和所述第四滑動裝置均與所述第一滑動裝置的結(jié)構(gòu)相同。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種雙軸材料拉伸試驗(yàn)裝置，包括機(jī)架、第一絲桿、第二絲桿、第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)對試件不同比例的雙向拉伸，尤其是由于在每一組拉伸方向上采用了兩側(cè)不同旋向的同一根滾珠絲杠，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)對十字形試件的同步拉伸，提高了測試結(jié)果的精度。
文檔編號G01N3/08GK202502018SQ201220154409
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月12日
發(fā)明者李強(qiáng), 王海波, 趙溦, 錢波, 閻昱 申請人:北方工業(yè)大學(xué)