本发明专利技术提供一种圆环径向弯曲弹性模量的测量装置及测量方法，测量装置包括夹紧被测圆环拱底处的下部夹具、夹紧被测圆环拱顶处的上部夹具、设置在上部夹具下方的竖向位移计、分别设置在被测圆环两侧拱腰处的两个水平位移计以及可移除地置于上部夹具顶部并且质量相同的多个质量块，测量方法包括：将下部夹具置于平整地面上并夹紧被测圆环的拱底处，将上部夹具夹紧拱顶处，分别安装竖向位移计和水平位移计，在上部夹具上逐级加载质量块并分别读数，利用有限元分析法计算圆环的竖向位移与其顶部加载重量的关系系数并最终根据计算公式计算出圆环径向弯曲弹性模量。该测量装置结构和操作简单，测量准确，测量效率高并且易于生产、储存和运输。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种，测量装置包括夹紧被测圆环拱底处的下部夹具、夹紧被测圆环拱顶处的上部夹具、设置在上部夹具下方的竖向位移计、分别设置在被测圆环两侧拱腰处的两个水平位移计以及可移除地置于上部夹具顶部并且质量相同的多个质量块，测量方法包括：将下部夹具置于平整地面上并夹紧被测圆环的拱底处，将上部夹具夹紧拱顶处，分别安装竖向位移计和水平位移计，在上部夹具上逐级加载质量块并分别读数，利用有限元分析法计算圆环的竖向位移与其顶部加载重量的关系系数并最终根据计算公式计算出圆环径向弯曲弹性模量。该测量装置结构和操作简单，测量准确，测量效率高并且易于生产、储存和运输。【专利说明】
本专利技术属于弹性模量的测量领域，涉及一种弹性模量的测量装置及测量方法。
技术介绍
弹性模量测量方法有静态测量法、共振法、脉冲法等。其中，共振法和脉冲法测量精度较高，但测量较复杂，对测量仪器要求高；而静态测量法比较简单。静态测量法就是在物体加载以后测出物体的应力和应变，根据特定的公式计算出弹性模量(E)，主要有拉伸法和直梁弯曲法等。最常见的测量材料弹性模量的实验是低碳钢的拉伸实验。低碳钢在比例极限内应服从胡克定律，通过测量杆状低碳钢受拉后的伸长量，从而计算出弹性模量。低碳钢在比例极限内形变与载荷之间的关系为: Δι = Pι/ EA0式中，△ I为杆状构件轴向伸长量；P为杆件所受拉伸荷载'K为杆件初始截面积；Itl为杆件初始长度。然而，虽然静态测量法比较简单，但是却普遍受到待测材料几何形状限制，至今没有一种简单可靠并且易于操作的圆环径向弯曲弹性模量的测量装置能够较容易地获得圆环径向弯曲弹性模量。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种易于操作并且计算方法简单的圆环径向弯曲弹性模量的测量装置以及测量方法。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是:一种圆环径向弯曲弹性模量的测量装置，包括夹紧被测圆环拱底处的下部夹具、夹紧被测圆环拱顶处的上部夹具、设置在上部夹具下方的竖向位移计、分别设置在被测圆环两侧拱腰处的两个水平位移计以及可移除地置于上部夹具顶部并且质量相同的多个质量块。上述下部夹具包括底板、下圆弧块以及四根贯穿下圆弧块并且与底板连接的下部夹紧螺栓，下圆弧块的弧形面内切于被测圆环的内圆面。进一步地，上述上部夹具包括水平置于拱顶处的顶板、上圆弧块以及四根贯穿上圆弧块并且与顶板连接的上部夹紧螺栓，上圆弧块的弧形面内切于被测圆环的内圆面。更进一步地，上述下圆弧块的弧形面和上圆弧块的弧形面的曲率相同，并且上圆弧块的弧形面的曲率半径和下圆弧块的弧形面的曲率半径均为被测圆环的内圆面半径的0.6~0.8倍。一种圆环径向弯曲弹性模量的测量方法，使用了上述的测量装置，包括如下步骤:(I)、将下部夹具置于平整地面上并夹紧被测圆环的拱底处；(2)、将上部夹具固定在被测圆环的拱顶处并夹紧拱顶处；(3)、将竖向位移计安装在上部夹具的下方并将两个水平位移计分别安装在被测圆环两侧拱腰处；(4)、在上部夹具上逐级加载等质量的质量块并分别获取每级加载下的竖向位移计和水平位移计的读数值；(5)、利用有限元分析法计算出每级加载下被测圆环的竖向位移与其顶部加载重量的关系系数；(6)、根据关系系数及计算公式计算出各级加载下的被测圆环的径向弯曲弹性模量，取各级加载下被测圆环的径向弯曲弹性模量的平均值作为弹性模量实测值。在上述步骤(2)中，上部夹具的顶板与被测圆环外圆面的切点以及上部夹具的上圆弧块与被测圆环内圆面的切点均位于被测圆环圆心的正上方。在上述步骤(3)中，竖向位移计设置在上部夹具的上圆弧块的下方并且其测点位于被测圆环圆心的正上方，水平位移计的测点高度与被测圆环的圆心高度相同。在上述步骤(4)中，质量块的个数大于等于6。由于采用上述方案，本专利技术的有益效果是:在本专利技术的中，测量装置仅由下部夹具、上部夹具、竖向位移计、水平位移计和多个质量相同的质量块构成，故该测量装置结构简单，易于生产、储存和运输；另外，在测量过程中仅需要在上部夹具上逐级放置质量块以及在竖向位移计和水平位移计获取相应的读数值，便可根据计算公式计算出待测圆环的径向弯曲弹性模量，因此该测量装置操作简单、测量准确、大大减化了圆环弯曲弹性模量测量的方法并提高了测量的效率。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例的圆环径向弯曲弹性模量的测量装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例的下部夹具的结构示意图。图3为本专利技术实施例的测量方法流程图。图4为本专利技术实施例的下部夹具的安装位置图。图5为本专利技术实施例的上部夹具的安装位置图。图6为本专利技术实施例的位移计的安装位置图。附图标记:平整地面1、下部夹具2、下部夹紧螺栓3、被测圆环4、上部夹具5、水平位移计6、上部夹紧螺栓7、竖向位移计8、上圆弧块9、下圆弧块10、顶板11、底板12、质量块13、拱底处14、拱顶处15、拱腰处16。【具体实施方式】以下结合附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例本实施例提供了一种圆环径向弯曲弹性模量的测量装置。操作人员只需利用该测量装置测量不同加载级别下一个竖向位移测点和两个水平位移测点各自的形变量，便能运用均质圆环径向弯曲弹性模量的计算公式对被测圆环的径向弯曲弹性模量进行计算。本实施例采用了实际操作实验针对被测圆环三个测点的形变量进行了测量。本实施例中的被测圆环4采用尼龙材料制成等厚圆环，其内直径为54.3厘米，夕卜直径为62厘米，厚度为3.85厘米，宽度为12厘米。实际上，被测圆环4也可以采用任何各向同性的均质弹性材料，如高分子材料、各种金属材料等。如图1所示，该测量装置包括下部夹具2、上部夹具5、竖向位移计8、两个水平位移计6和多个质量相同的质量块13。下部夹具2用于夹紧被测圆环4的拱底处14，如图2所示。下部夹具2包括底板12、下圆弧块10以及四根下部夹紧螺栓3。底板12置于平整的地面I上，下圆弧块10的弧形面内切于被测圆环4的拱底处14的内圆面，四根下部夹紧螺栓3贯穿下圆弧块10并且与底板12连接，将圆环4的拱底处14夹紧在底板12和下圆弧块10之间。上部夹具5设置于被测圆环4的顶部，用于夹紧被测圆环4的拱顶处15。上部夹具5包括顶板11、上圆弧块9以及四根上部夹紧螺栓7。顶板11水平地置于圆环4的拱顶处15。上圆弧块9的圆弧面内切于圆环4的拱顶处15的内圆面，上圆弧块9的圆弧面与下圆弧块10的圆弧面的曲率相同。如图5所示，上圆弧块9与下圆弧块各自的弧形面的曲率半径Rl可以为被测圆环的内圆面半径R2的0.6?0.8倍。四根上部夹紧螺栓7贯穿上圆弧块9并且与顶板11连接，将被测圆环4的拱顶15夹紧在顶板11和上圆弧块9之间。顶板11和底板12均采用刚度较大的铁板。竖向位移计8设置在上圆弧块9的下方，用于测定被测圆环4拱顶部15的竖向位移。因为上部夹具5夹紧被测圆环4的拱顶处15，所以上部夹具5和被测圆环4拱顶处15能够保持同步变形，竖向位移计8测得的读数值既是上部夹具5的位移值也是被测圆环4拱顶处15的竖向位移值。两个水平位移计6分别设置在被测圆环4两侧的拱腰处16，用于测定被测圆环4两侧拱腰处16的水平位移值。质量块13至少有六块，每块的质量相同。这些质量块13可采用砝码。测量时将一块质量块13置于顶板11的上本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种圆环径向弯曲弹性模量的测量装置，其特征在于：包括夹紧被测圆环拱底处的下部夹具、夹紧被测圆环拱顶处的上部夹具、设置在所述上部夹具下方的竖向位移计、分别设置在被测圆环两侧拱腰处的两个水平位移计以及可移除地置于所述上部夹具顶部并且质量相同的多个质量块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄大维，李晓龙，陈翰，周顺华，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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