对试样进行中等应变速率压缩的实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置，包括伺服电机；与伺服电机的输出端传动连接的第二蓄能飞轮；与第二蓄能飞轮同心设置的凸轮轴；设置在凸轮轴上，以将凸轮轴与第二蓄能飞轮接合和分离的离合器；加载凸轮，加载凸轮的外边缘包括圆弧节段，和与圆弧节段相接的螺旋线节段，其中，圆弧节段的半径为r1，螺旋线节段的半径由r1逐渐增大到r2；第一端与加载凸轮的外边缘接触并能沿自身轴线移动的加载杆；轴线与加载杆的轴线正对的透射杆，透射杆的第二端与加载杆的第二端之间预留有放置试样的试样放置空间。该实验装置能够使试样处于中等应变速率范围内，从而实现了对试样在中等应变速率范围内的性能进行研究的目的。

An experimental device for compressing samples at medium strain rate

The invention relates to an experimental device for compressing a sample at medium strain rate, including a servo motor; a second energy storage flywheel driven by the output end of the servo motor; a camshaft concentrically arranged with the second energy storage flywheel; a clutch arranged on the camshaft to engage and separate the camshaft from the second energy storage flywheel; and a loading cam with the outer edge of the loading cam including a circle. The arc segment and the spiral segment connected with the arc segment, in which the radius of the arc segment is r1, and the radius of the spiral segment increases gradually from R1 to r2; the loading rod whose first end contacts the outer edge of the loading cam and moves along its axis; the transmission rod whose axis is opposite to the axis of the loading rod, and the specimen is reserved between the second end of the transmission rod and the second end of the loading rod. Sample placement space. The experimental device can make the sample in the range of medium strain rate, thus realizing the purpose of studying the properties of the sample in the range of medium strain rate.

【技术实现步骤摘要】
对试样进行中等应变速率压缩的实验装置
本专利技术涉及实验装置设计生产
，尤其涉及一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置。
技术介绍
应变速率是材料相对于时间的应变的变化，在物理学中，应变速率通常被定义为应变相对于时间的导数，应变速率是表征材料变形速度的一种度量。以混凝土为例，对混凝土的应变速率进行研究可以为后续的工程设计提供指导数据，以在节省成本的前提下保证建筑具有可靠的安全性。受限于中等应变速率实验具有加载难以实现、数据不易准确测量等原因，目前的材料加载试验主要集中在低应变速率范围(10-2/s以下)和高应变速率范围(102～103/s)，然而，中等应变速率范围是混凝土材料从高应变速率下的波动效应向低应变速率下的准平衡状态过渡的关键区域，并且在实际工程应用中，混凝土材料也往往处于中等应变速率(100～102/s)的变形状态下。因此，开发一种对材料进行中等应变速率加载的实验装置，以满足对材料的中等应变速率的研究需求是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置，以便能够对实验材料进行加载，并使实验材料处于中等应变速率的变形状态下，从而对材料在中等应变速率范围内的特性进行研究。为达到上述目的，本专利技术提供的对试样进行中等应变速率压缩的实验装置包括：伺服电机；与所述伺服电机的输出端传动连接的第二蓄能飞轮；穿过所述第二蓄能飞轮并与所述第二蓄能飞轮同心设置的凸轮轴；设置在所述凸轮轴上，以将所述凸轮轴与所述第二蓄能飞轮接合和分离的离合器；固定于所述凸轮轴上的加载凸轮，所述加载凸轮的外边缘包括对应圆心角为θ1的圆弧节段，和与所述圆弧节段相接且对应圆心角为θ2的螺旋线节段，其中，θ1+θ2＝2π，所述圆弧节段的半径为r1，所述螺旋线节段的半径由所述r1逐渐增大到r2；第一端与所述凸轮的外边缘接触并能沿自身轴线移动的加载杆；轴线与所述加载杆的轴线正对的透射杆，所述透射杆的第一端固定在支撑体上，第二端与所述加载杆的第二端正对，所述透射杆的第二端与所述加载杆的第二端之间预留有放置试样的试样放置空间。优选的，其特征在于，还包括第一蓄能飞轮，并且，所述第一蓄能飞轮的输入端通过第一传动系统与所述伺服电机的输出端相连；所述第一蓄能飞轮的输出端通过第二传动系统与所述第二蓄能飞轮相连。优选的，所述第一传动系统为皮带传动系统或链条传动系统，所述第二传动系统为齿轮传动系统。优选的，还包括加载杆导向装置，所述加载杆导向装置内开设有与所述加载杆的直径适配的导向孔，以使所述加载杆沿自身轴向运动。优选的，还包括第一应变片和第二应变片，其中，所述第一应变片设置在所述加载杆上，所述第二应变片设置在所述透射杆上，所述第一应变片用于记录加载应变历程和反射应变历程，所述第二应变片用于记录透射应变历程。优选的，还包括激光位移探测器，所述激光位移探测器用于检测所述透射杆的第二端与所述加载杆的第二端之间的相对位移。优选的，还包括相位传感器，所述相位传感器设置在所述凸轮轴上并用于检测所述加载凸轮的相位角。优选的，0°＜θ1≤60°。第二蓄能飞轮与伺服电机的输出端具有确定的传动关系，因此第二蓄能飞轮与私服电机输出端的转速具有确定的比例关系，而凸轮轴通过离合器与第二蓄能飞轮接合时，凸轮轴与第二蓄能飞轮之间的转速相等，因此凸轮轴和设置在其上的加载凸轮的转速与伺服电机的输出端转速之间也就具有确定的比例关系；同时由于凸轮的螺旋线节段在θ2的范围内半径从r1逐渐增大到r2，因此，加载杆沿自身轴向的位移(即加载位移)与凸轮轴的相位角(转动角度)之间具有对应的关系。因此本专利技术中所公开的实验装置，可以通过控制伺服电机的转速和相位角，使加载杆与透射杆之间的试样处于中等应变速率的变形范围内，从而实现在中等应变速率范围内对实验材料的特性进行研究，并对后续的工程实践提供指导的目的。附图说明图1为本专利技术实施例中所公开的实验装置的结构示意图；图2为图1中的加载凸轮的结构示意图；其中，1为伺服电机，2为第一蓄能飞轮，3为离合器，4为第二蓄能飞轮，5为加载凸轮，6为相位传感器，7为加载杆导向装置，8为加载杆，9为透射杆，10为试样。具体实施方式本专利技术的核心是供一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置，以便能够对实验材料进行加载，并使实验材料处于中等应变速率的变形状态下，从而对材料在中等应变速率范围内的特性进行研究。为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。请同时参考图1和图2，在一种实施例中，本专利技术中所公开的对试样进行中等应变速率压缩的实验装置中，包括伺服电机、第二蓄能飞轮、凸轮轴、离合器、加载凸轮、加载杆以及透射杆，伺服电机用于为整个实验装置提供动力，第二蓄能飞轮应当可转动固定在合适位置，第二蓄能飞轮与伺服电机的输出端传动连接，其作用在于通过传动蓄积伺服电机所输出的能量，凸轮轴穿过第二蓄能飞轮的中心位置，离合器设置在凸轮轴的底部靠近第二蓄能飞轮的位置，离合器的作用在于将凸轮轴与第二蓄能飞轮接合或者分离，加载凸轮固定设置在凸轮轴上，并且加载凸轮与凸轮轴同步转动，加载凸轮的外边缘包括对应圆心角为θ1的圆弧节段，和与圆弧节段相接且对应圆心角为θ2的螺旋线节段，其中，θ1+θ2＝2π，圆弧节段的半径为r1，螺旋线节段的半径由r1逐渐增大到r2；加载杆的第一端与加载凸轮的外边缘接触并且加载杆能够沿自身轴线移动，透射杆的轴线与加载杆的轴线正对，并且透射杆的第一端固定在支撑体上，第二端与加载杆的第二端正对，透射杆的第二端与加载杆的第二端之间预留有放置材料试样的试样放置空间。需要进行说明的是，螺旋线节段的半径由r1逐渐增大到r2，具体是指在θ2的角度范围内，螺旋线节段的半径由r1等速的均匀逐渐增大到r2。优选的，加载杆和透射杆的横截面面积相等，θ1为大于0°但不大于60°为宜。该试样可以为混凝土试样，在进行实验时，需要将待研究的材料试样放置在试样放置空间内，然后启动伺服电机，伺服电机带动第二蓄能飞轮转动，当离合器处于接合状态时，第二蓄能飞轮带动凸轮轴转动，加载凸轮随着凸轮轴同步转动，在加载凸轮的挤压作用下，加载杆的第二端朝向透射杆的第二端移动，从而实现对试样的压缩加载，并使试样处于期望的应变速率中。能够理解的是，第二蓄能飞轮与伺服电机的输出端具有确定的传动关系，因此第二蓄能飞轮与私服电机输出端的转速具有确定的比例关系，而凸轮轴通过离合器与第二蓄能飞轮接合时，凸轮轴与第二蓄能飞轮之间的转速相等，因此凸轮轴和设置在其上的加载凸轮的转速与伺服电机的输出端转速之间也就具有确定的比例关系；同时由于凸轮的螺旋线节段在θ2的范围内半径从r1逐渐增大到r2，因此，加载杆沿自身轴向的位移(即加载位移)与凸轮轴的相位角(转动角度)之间具有对应的关系，同时，由于蓄能飞轮的动能很大，因此在加载过程中第二蓄能飞轮的转速可以认为不变，因此，通过控制伺服电机的转速和相位角，就能够使加载杆与透射杆之间的试样处于中等应变速率的变形范围内，从而实现在中等应变速率范围内对试样的特性进行研究，并对后续的工程实践提供指导的目的若选用的伺服电机本身的转速较高，就需要进行多级减速设计，在本实施例中，进一步还包括第一蓄能飞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置，其特征在于，包括：伺服电机；与所述伺服电机的输出端传动连接的第二蓄能飞轮；穿过所述第二蓄能飞轮并与所述第二蓄能飞轮同心设置的凸轮轴；设置在所述凸轮轴上，以将所述凸轮轴与所述第二蓄能飞轮接合和分离的离合器；固定于所述凸轮轴上的加载凸轮，所述加载凸轮的外边缘包括对应圆心角为θ1的圆弧节段，和与所述圆弧节段相接且对应圆心角为θ2的螺旋线节段，其中，θ1+θ2＝2π，所述圆弧节段的半径为r1，所述螺旋线节段的半径由所述r1逐渐增大到r2；第一端与所述加载凸轮的外边缘接触并能沿自身轴线移动的加载杆；轴线与所述加载杆的轴线正对的透射杆，所述透射杆的第一端固定在支撑体上，第二端与所述加载杆的第二端正对，所述透射杆的第二端与所述加载杆的第二端之间预留有放置试样的试样放置空间。

【技术特征摘要】
1.一种对试样进行中等应变速率压缩的实验装置，其特征在于，包括：伺服电机；与所述伺服电机的输出端传动连接的第二蓄能飞轮；穿过所述第二蓄能飞轮并与所述第二蓄能飞轮同心设置的凸轮轴；设置在所述凸轮轴上，以将所述凸轮轴与所述第二蓄能飞轮接合和分离的离合器；固定于所述凸轮轴上的加载凸轮，所述加载凸轮的外边缘包括对应圆心角为θ1的圆弧节段，和与所述圆弧节段相接且对应圆心角为θ2的螺旋线节段，其中，θ1+θ2＝2π，所述圆弧节段的半径为r1，所述螺旋线节段的半径由所述r1逐渐增大到r2；第一端与所述加载凸轮的外边缘接触并能沿自身轴线移动的加载杆；轴线与所述加载杆的轴线正对的透射杆，所述透射杆的第一端固定在支撑体上，第二端与所述加载杆的第二端正对，所述透射杆的第二端与所述加载杆的第二端之间预留有放置试样的试样放置空间。2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于，还包括第一蓄能飞轮，并且，所述第一蓄能飞轮的输入端通过第一传动系统与所述伺服电机的输出端相连；所述第一蓄能飞轮的输出端通过第二传动系统与所述第二蓄能飞轮相连。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐松林，单俊芳，周李姜，王鹏飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34