一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，包括材料试验机，所述材料试验机的加载横梁下侧安装有上压块，所述上压块下侧安装有调心球，上压块的下方设置有上端面顶着调心球的上试件，所述上试件上端开设有与调心球配合的球面凹槽，上试件下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件，所述材料试验机的工作台上可拆卸安装有用以支撑下试件的支撑装置。本实用新型专利技术结合面的法向和切向接触刚度测量装置搭配现有的材料试验机使用，结构简单，使用方便，测量精准，易于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置
本技术涉及一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置。
技术介绍
机床、飞机等复杂机械都是由各种零部件装配而成，各部件之间的连接界面称为“机械结合面”。大量存在的结合面破坏了机械系统的连续性，使系统表现出复杂的力学特性。因此，准确地建立结合面特性参数模型具有重要的意义。结合面接触刚度作为结合面重要的特性参数之一，其测量装置多为多自由度系统，同时还需配备复杂繁琐的加载和检测装置，增加了测量的复杂程度；目前的测量装置多为单一测量装置，只能测量结合面法向或切向接触刚度。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的是提供一种结构简单，使用方便，易于操作的结合面的法向和切向接触刚度测量装置。本技术采用以下方案实现：一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，包括材料试验机，所述材料试验机的加载横梁下侧安装有上压块，所述上压块下侧安装有调心球，上压块的下方设置有上端面顶着调心球的上试件，所述上试件上端开设有与调心球配合的球面凹槽，上试件下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件，所述材料试验机的工作台上可拆卸安装有用以支撑下试件的支撑装置。进一步的，所述支撑装置为下压块，所述下压块上表面开设有供下试件下端陷入的沉槽，沉槽内底面为平面，所述下试件下端面为呈弧形并顶着所述沉槽内底面。进一步的，所述下试件左、右两侧安装有感应端朝上的电涡流位移传感器，所述上试件左、右两侧连接有与电涡流位移传感器配合工作的法向标靶板。进一步的，所述支撑装置为平口钳，所述下试件左、右两侧设置有配合夹紧下试件使其处于悬空状态的第一切向试件和第二切向试件，第一切向试件和第二切向试件中间隔着下试件装夹在平口钳的固定钳口和活动钳口之间。进一步的，所述平口钳的固定钳口和第一切向试件之间夹设有压力传感器；所述下试件前、后两端安装有感应端朝下的电涡流位移传感器，所述第一切向试件和第二切向试件前、后端之间连接有位于电涡流位移传感器下方的切向标靶板。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术结合面的法向和切向接触刚度测量装置搭配现有的材料试验机使用，结构简单，使用方便，测量精准，易于操作。为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本技术作进一步详细说明。附图说明图1是本技术实施例一测量法向接触刚度的使用状态正视图；图2是本技术实施例一测量法向接触刚度的原理图；图3是本技术实施例二测量切向接触刚度的使用状态正视图；图4是本技术实施例二测量切向接触刚度时切向试件的安装示意图；图中标号说明：1、材料试验机；2、力传感器；3、加载横梁；4、固定套；5、顶丝；6、上压块；7、调心球；8、固定环；9、工作台；10、下压块；11、下试件；12、电涡流位移传感器；13、法向标靶板；14、上试件；15立柱；16、螺杆；17、平口钳；18、活动钳口；19、螺钉；20、第一切向试件；21、切向标靶板；22、压力传感器；23、第二切向试件；24、垫块；25、传感器固定支架。具体实施方式实施例一：如图1~2所示，一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，该测量装置用于结合面的法向接触刚度的测量，包括材料试验机1，所述材料试验机1的加载横梁3下侧安装有上压块6，材料试验机的加载横梁3可在立柱15上下移动，材料试验机自带有位于加载横梁上的力传感器2；所述上压块下侧安装有调心球7，上压块6的下方设置有上端面顶着调心球7的上试件14，所述上试件14上端开设有与调心球7配合的球面凹槽，通过调心球和球面凹槽的配合，可以使加载时结合面完全接触上；上试件14下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件11，所述材料试验机1的工作台9上可拆卸安装有用以支撑下试件11的支撑装置。在本实施例中，所述上压块6下侧面开设有用以安装调心球的凹槽，凹槽的槽口处设置有用以固定住调心球的固定环8。在本实施例中，所述加载横梁下侧固定连接有用以安装上压块6的固定套4，所述上压块上端具有可伸入固定套中的T型部，所述固定套两侧对称穿设有卡住所述T型部的顶丝5。在本实施例中，所述支撑装置为下压块10，所述下压块10上表面开设有供下试件下端陷入的沉槽，防止在加载过程中发生窜动；沉槽内底面为平面，所述下试件下端面为呈弧形并顶着所述沉槽内底面。在本实施例中，所述下试件11左、右两侧安装有感应端朝上的电涡流位移传感器12，所述上试件14左、右两侧连接有与电涡流位移传感器12配合工作的法向标靶板13；上试件14的两侧通过螺钉安装有传感器固定支架，电涡流位移传感器12安装于传感器固定支架上。测量结合面法向接触刚度时，被测结合面为下试件11和上试件14的接触面；力传感器2是材料试验机自带的传感器，安装在试验机加载横梁3上，检测加载过程中结合面间力的变化，电涡流位移流传感器12检测加载过程中位移的变化。结合面法向接触刚度的测量过程：上压块6通过顶丝5安装在固定套4上，加载横梁3带动上压块6移动到合适的位置，使调心球7嵌入上试件上端的球面凹槽以固定上、下试件；操控材料试验机，使上压头6均匀加力，直至到达预定的最大压力，结合面间的压力及试件的变形分别通过力传感器2及电涡流位移传感器12测得，均匀采集力和变形的数据，取2个电涡流传感器数据的平均值作为最终的测量位移。一组实验做完以后，重复上述步骤，更换下一组试件，可得到多组不同类型的结合面的测量数据。测量得到的法向变形位移δtest主要包括两个部分：两块试件中部基体受压产生的变形δm和接触形成的结合面法向变形δn，其中δm可根据材料力学中的相关理论计算，因而所需的结合面法向变形位移计算式为:进行数据后处理，得到每组试件结合面的压力-位移曲线，从而求得结合面间的法向接触刚度。实施例二：如图3~4所示，一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，该测量装置用于结合面的切向接触刚度的测量，包括材料试验机1，所述材料试验机1的加载横梁3下侧安装有上压块6，材料试验机的加载横梁3可在立柱15上下移动，材料试验机自带有位于加载横梁上的力传感器2；所述上压块下侧安装有调心球7，上压块6的下方设置有上端面顶着调心球7的上试件，该上试件实际上仅作为连接下试件和上压块的垫块24使用，并不作为被测量对象，所述上试件上端开设有与调心球7配合的球面凹槽，上试件下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件11，所述材料试验机1的工作台9上可拆卸安装有用以支撑下试件11的支撑装置。在本实施例中，所述上压块6下侧面开设有用以安装调心球7的凹槽，凹槽的槽口处设置有用以固定住调心球的固定环8以防止调心球7掉落。在本实施例中，所述加载横梁下侧固定连接有用以安装上压块6的固定套4，所述上压块上端具有可伸入固定套中的T型部，所述固定套两侧对称穿设有卡住所述T型部的顶丝5。在本实施例中，所述支撑装置为平口钳17，所述下试本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，其特征在于：包括材料试验机，所述材料试验机的加载横梁下侧安装有上压块，所述上压块下侧安装有调心球，上压块的下方设置有上端面顶着调心球的上试件，所述上试件上端开设有与调心球配合的球面凹槽，上试件下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件，所述材料试验机的工作台上可拆卸安装有用以支撑下试件的支撑装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种结合面的法向和切向接触刚度测量装置，其特征在于：包括材料试验机，所述材料试验机的加载横梁下侧安装有上压块，所述上压块下侧安装有调心球，上压块的下方设置有上端面顶着调心球的上试件，所述上试件上端开设有与调心球配合的球面凹槽，上试件下方设置有上端面顶着上试件下端面的下试件，所述材料试验机的工作台上可拆卸安装有用以支撑下试件的支撑装置。


2.根据权利要求1所述的结合面的法向和切向接触刚度测量装置，其特征在于：所述支撑装置为下压块，所述下压块上表面开设有供下试件下端陷入的沉槽，沉槽内底面为平面，所述下试件下端面为呈弧形并顶着所述沉槽内底面。


3.根据权利要求2所述的结合面的法向和切向接触刚度测量装置，其特征在于：所述下试件左、右...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶峻锋，程梦娜，王帅，方兵，郑恒宇，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：新型
国别省市：福建;35