一種材料流變特性測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種材料流變特性測試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，樣品室內(nèi)設有試驗材料、薄片和熱敏電阻；薄片與鋼帶連接，鋼帶穿過導輪與磁流變液中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過鋼帶與拉力傳感器、微型電機、數(shù)模轉換器、計算機依次連接；在薄片與導輪之間的鋼帶上設有平衡砝碼，在導輪與上金屬塊之間的鋼帶上設有光衰減器；在導輪的下方設有He?Ne激光器，He?Ne激光器發(fā)出的激光信號經(jīng)光衰減器后被CCD電荷耦合器接收，CCD電荷耦合器與信號放大器、數(shù)模轉換器、計算機依次連接。本實用新型能為材料流變特性試驗提供不同溫度、不同應力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，以指導材料的開發(fā)、加工及應用。
【專利說明】
一種材料流變特性測試儀
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種測試儀，具體涉及一種材料流變特性測試儀。
【背景技術】
[0002]流變儀是用于測試材料的流變特性，以指導材料的開發(fā)、加工及應用。現(xiàn)有的流變儀有:旋轉流變儀、毛細管流變儀、動態(tài)剪切流變儀、彎曲梁流變儀。旋轉流變儀用于測試恒定溫度下的液體粘度，通過測試不同溫度下的液體粘度，可以獲得材料的粘溫特性;毛細管流變儀用于測試恒定溫度下的聚合物熔體粘度，可以反映聚合物的高溫流變特性;動態(tài)剪切流變儀主要用于測試材料的粘彈特性，可以獲得材料的復數(shù)剪切模量和相位角；彎曲梁流變儀通過對材料進行低溫彎曲蠕變勁度的測試，得到材料的低溫流變特性。由于材料在成型和使用過程中，常需要掌握其在剪應力作用下應變隨時間的變化，而現(xiàn)有流變儀只能測定材料在某一溫度條件下的粘度，或某一特定條件下的粘彈性(如復數(shù)模量、相位角)，故有必要開發(fā)可用于測試在剪應力作用下材料應變隨時間變化的流變儀。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種材料流變特性測試儀，該測試儀能為材料流變特性試驗提供不同溫度、不同應力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，用于測試在剪應力作用下材料應變隨時間變化的流變特性。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是:
[0005]—種材料流變特性測試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，所述樣品室內(nèi)設有試驗材料，以及預埋在試驗材料內(nèi)的薄片和熱敏電阻；
[0006]所述薄片與第一鋼帶的一端連接，第一鋼帶的另一端穿過導輪與磁流變液(包括磁性粒子和非磁導性溶液)中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過第二鋼帶與拉力傳感器連接，所述拉力傳感器與微型電機、第二數(shù)模轉換器、計算機依次連接;在薄片與導輪之間的第一鋼帶上設有平衡砝碼，在導輪與上金屬塊之間的第一鋼帶上設有光衰減器;在導輪的下方設有He-Ne激光器，He-Ne激光器發(fā)出的激光信號經(jīng)光衰減器后被CCD電荷耦合器接收，所述CCD電荷耦合器與信號放大器、第一數(shù)模轉換器、計算機依次連接；
[0007]所述熱敏電阻通過溫控裝置與計算機連接。
[0008]更進一步的方案是，第一鋼帶緊貼導輪繞過，且第一鋼帶與導輪鑄成一體，運動過程中，第一鋼帶不與導輪產(chǎn)生相對滑移。
[0009]更進一步的方案是，所述環(huán)境溫度控制箱內(nèi)設有導熱介質(zhì)。
[0010]更進一步的方案是，所述樣品室用于盛放試驗材料，薄片垂直置于試驗材料中，且薄片為矩形。
[0011]樣品室、環(huán)境溫度控制箱、導熱介質(zhì)、熱敏電阻、溫控裝置組成環(huán)境條件控制系統(tǒng)，用于控制試驗材料的溫度。薄片、第一鋼帶、導輪、磁流變液、上金屬塊、下金屬塊、平衡砝碼、第二鋼帶、微型電機、拉力傳感器組成加卸載控制系統(tǒng)，加卸載控制系統(tǒng)能對置于試驗材料中的薄片施加恒定剪應力，實時采集在加卸載過程中試驗材料的應變。He-Ne激光器、光衰減器、CCD電荷耦合器、信號放大器、第一數(shù)模轉換器組成試驗數(shù)據(jù)實時采集裝置，用于對薄片的位移進行采集。
[0012]將試驗材料放置在樣品室中，并在其中央垂直埋設一薄片，通過微型電機、拉力傳感器對薄片施加恒定拉力，使薄片對試驗材料產(chǎn)生均勻恒定的剪切力，通過電磁流變液控制拉力的加卸載，通過He-Ne激光器、光衰減器、CCD電荷耦合器組成薄片的位移測量系統(tǒng)，實時采集薄片受力后的瞬時位移、撥出位移及拉力卸載后的回復位移。
[0013]本實用新型的有益效果在于:
[0014]本實用新型能為材料流變特性試驗提供不同溫度、不同應力條件下的材料流變數(shù)據(jù)，用于測試在剪應力作用下材料應變隨時間變化的流變特性；
[0015]電磁流變液在磁場的作用下，懸浮于磁流變液中的軟磁性粒子會被磁化，后沿磁感線方向排列，形成有序結構的剛體，瞬間從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，上金屬塊和下金屬塊被固定，微型電機產(chǎn)生的力可順利傳輸為對薄片產(chǎn)生的拉力；當磁場消失，磁流變液瞬間成為液態(tài)，上金屬塊和下金屬塊回復自由，此時對薄片產(chǎn)生的拉力消失;采用電磁流變液控制拉力的加卸載可實現(xiàn)無沖擊加卸載，防止了加卸載時初始沖擊動能對測試結果的影響，以準確獲得材料的瞬時彈性形變；
[0016]采用He-Ne激光器、光衰減器、CXD電荷耦合器組成的光柵位移測量技術，使試樣材料在形變、回復過程中位移數(shù)據(jù)采集更加精確可靠，使得材料流變曲線的建立更加精準；
[0017]本實用新型能用于測試有機高分子材料、無機非金屬材料和復合材料等材料的流變特性，可為材料的開發(fā)、加工和應用提供指導；
[0018]本實用新型可用于測試粘彈性材料在恒定剪切應力下的應變隨時間的變化曲線。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一個實施例的結構示意圖。
[0020]圖中:1、樣品室，2、熱敏電阻，3、溫控裝置，4、環(huán)境溫度控制箱，5、薄片，6-1、第一鋼帶，6-2、第二鋼帶，7、平衡砝碼，8、導輪，9、磁流變液，1、拉力傳感器，11、微型電機，12、He-Ne激光器，13、光衰減器，14、CCD電荷耦合器，15、信號放大器，16、第一數(shù)模轉換器，17、計算機，18-1、上金屬塊，18-2，下金屬塊，19、第二數(shù)模轉換器，20、試驗材料。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0022]參見圖1，一種材料流變特性測試儀，包括置于環(huán)境溫度控制箱4的樣品室I，樣品室I內(nèi)設有試驗材料20，以及預埋在試驗材料20內(nèi)的薄片5和熱敏電阻2;薄片5垂直置于試驗材料20中；
[0023]薄片5與第一鋼帶6-1的一端連接，第一鋼帶6-1的另一端穿過導輪8與磁流變液9(包括磁性粒子和非磁導性溶液)中的上金屬塊18-1連接，磁流變液9中的下金屬塊18-2通過第二鋼帶6-2與微型電機11連接，在第二鋼帶6-2和微型電機11之間設有拉力傳感器10，所述微型電機11與第二數(shù)模轉換器19、計算機17依次連接;在薄片5與導輪8之間的第一鋼帶6-1上設有平衡砝碼7，在導輪8與上金屬塊18-1之間的第一鋼帶6-1上設有光衰減器13;在導輪8的下方設有He-Ne激光器12，He-Ne激光器12發(fā)出的激光信號經(jīng)光衰減器13后被CXD電荷耦合器14接收，CXD電荷耦合器14與信號放大器15、第一數(shù)模轉換器16、計算機17依次連接；
[0024]熱敏電阻2通過溫控裝置3與計算機17連接。
[0025]本實用新型中，為了使微型電機11產(chǎn)生的力能傳遞至薄片5上，可使第一鋼帶6-1與導輪8鑄成一體，在運動過程中，第一鋼帶6-1不與導輪8產(chǎn)生相對滑移。為了保證樣品室I的溫度均勻，可在環(huán)境溫度控制箱4內(nèi)設導熱介質(zhì)。
[0026]樣品室1、環(huán)境溫度控制箱4、導熱介質(zhì)、熱敏電阻2、溫控裝置3組成環(huán)境條件控制系統(tǒng)，用于控制試驗材料的溫度。薄片5、第一鋼帶6-1、導輪8、磁流變液9、上金屬塊18-1、下金屬塊18-2、平衡砝碼7、第二鋼帶6-2、微型電機11、拉力傳感器10、第二數(shù)模轉換器19組成加卸載控制系統(tǒng)，加卸載控制系統(tǒng)能對置于試驗材料20中的薄片5施加恒定剪應力，實時采集在加卸載過程中試驗材料的應變。He-Ne激光器12、光衰減器13、CCD電荷耦合器14、信號放大器15、第一數(shù)模轉換器16組成試驗數(shù)據(jù)實時采集裝置，用于對薄片5的位移進行采集。計算機17用于控制加卸載控制系統(tǒng)、環(huán)境條件控制系統(tǒng)，以及用于接收薄片5的位移數(shù)據(jù)。在較佳實施例中，為了較好地控制實驗材料的溫度，所述導熱介質(zhì)為導熱油。
【主權項】
1.一種材料流變特性測試儀，其特征在于:包括置于環(huán)境溫度控制箱的樣品室，所述樣品室內(nèi)設有試驗材料，以及預埋在試驗材料內(nèi)的薄片和熱敏電阻； 所述薄片與第一鋼帶的一端連接，第一鋼帶的另一端穿過導輪與磁流變液中的上金屬塊連接，磁流變液中的下金屬塊通過第二鋼帶與拉力傳感器連接，所述拉力傳感器與微型電機、第二數(shù)模轉換器、計算機依次連接;在薄片與導輪之間的第一鋼帶上設有平衡砝碼，在導輪與上金屬塊之間的第一鋼帶上設有光衰減器;在導輪的下方設有He-Ne激光器，He-Ne激光器發(fā)出的激光信號經(jīng)光衰減器后被CCD電荷親合器接收，所述CCD電荷親合器與信號放大器、第一數(shù)模轉換器、計算機依次連接； 所述熱敏電阻通過溫控裝置與計算機連接。2.根據(jù)權利要求1所述的材料流變特性測試儀，其特征在于:所述第一鋼帶與導輪鑄成一體。3.根據(jù)權利要求1所述的材料流變特性測試儀，其特征在于:所述環(huán)境溫度控制箱內(nèi)設有導熱介質(zhì)。
【文檔編號】G01N11/00GK205580924SQ201620301046
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】余劍英, 曹志龍, 薛理輝, 吳少鵬, 張煌, 劉剛, 晏石林, 徐雄, 王嘉賦
【申請人】武漢理工大學