【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料性能检测，具体而言涉及一种多通道接触式三维应变测量装置。
技术介绍
1、传统力学实验中，能够测量的是均匀材料单向受力状态下一维应变。然而，在实际工程问题中，往往需要对非均匀材料的局部变形进行评估，如焊接结构、焊缝应变、轮廓变化等，满足对结构安全性的需求，这对传统力学试验测定提出了新的挑战。
2、目前能够对非均匀材料的局部变形进行评估的方式主要是光学测量dic技术，基于现代数字图像处理技术与数值分析理论相结合的光学测量方法。通过对变形前后被测物体表面的散斑图像进行相关搜索计算，可以快速、精准地获得相关变形信息。光学测量dic技术通过多个平面的投影总和得到的近似三维变形，数据精度高度依赖于数据处理过程，且存在前处理时间长，样品形式要求高，设备昂贵，对材料表面要求高等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术目的在于提供一种多通道接触式三维应变测量装置，通过设计接触式位移计阵列以及样品轮廓变化测量数学模型，测量变形过程中试验材料的整体变形，并且在测试过程中保持阵列测量系统相对样品静止，提高测量的稳定性与一致性。
2、根据本专利技术目的的第一方面，提出一种多通道接触式三维应变测量装置，包括：
3、立式方框框架，该立式方框框架由依次相邻并垂直连接的侧壁面构成，四个侧壁面合围形成所述立式方框框架；所述立式方框框架定义了待测对象的检测位置；
4、位于所述立式方框框架外部的加压机构，被设置成用于从垂直方向对待
5、在每个侧壁面上设置的阵列测量组件，与所述待测对象接触，用于测量放置在立式方框框架内的待测对象在受压状态下的应变；
6、在每一个侧壁面的外表面设置的x形状固定组件，用于抵抗立式方框框架的变形；
7、在其中一对侧壁面的方向对应的x形状固定组件上分别设置的隔离机构，用于保持所述阵列测量组件相对所述待测对象静止，使得所述待测对象在受压过程中，保持阵列测量组件相对所述待测对象不发生位移。
8、作为可选的实施方式，所述阵列测量组件包括在每个侧壁面方向等间距分布的多个位移计组成的位移计阵列，形成m*n阵列分布；m和n分别表示大于等于的正整数；相邻位移计之间的间距为h；
9、每个侧壁面设置的位移计数量相同，并且每个位移计穿过对应的侧壁面并安装和支撑在侧壁面上，每个位移计通过针尖接触待测对象的表面，当样品形貌/轮廓/体积发生变化时，对应位置的针尖在位移计内置弹簧的作用下将发生位移，进而输出相应的电流变化，实现位移捕捉与检测输出。
10、作为可选的实施方式，所述每一个侧壁面的外表面设置的x形状固定组件包括位于侧壁面的四个角位置的圆形支柱以及x形固定架，x形固定架的四个支臂分别与四个角位置的圆形支柱固定形成一体。
11、作为可选的实施方式，对于任意一侧壁面设置的x形固定架，x形固定架的交叉中心点在侧壁面的投影与侧壁面的对角线交点重合。
12、作为可选的实施方式，所述隔离机构包括固定到侧壁面的扭转弹簧以及与扭转弹簧的两个支腿分别固定的导轮杆，每个导轮杆的上端连接上导轮，下端连接下导轮；
13、两个导轮杆呈x形微位移剪叉结构，并能够在所述加压机构对待测对象加压时发生微位移。
14、作为可选的实施方式，所述上导轮与下导轮分别位于预设的上轨道与下轨道内并能够在各自对应的轨道限定的空间和方向内滑动；
15、所述加压机构包括上压盘以及下压盘，上压盘与下压盘之间的空间放置所述立式方框框架、阵列测量组件以及隔离机构；
16、上轨道固定在所述下压盘的下表面，下轨道固定在所述上压盘的上表面。
17、作为可选的实施方式，在其中另一对侧壁面的方向对应的x形状固定组件上分别设置有固定块，固定块上安装有垂直向位移计，用于检测待测对象在垂直向受压后产生的纵向变形。
18、作为可选的实施方式，所述阵列测量组件中每个侧壁面上设置的位移计均通过传感器接口与计算机系统连接；
19、所述计算机系统基于所述阵列测量组件在位移计测量点测量输出的测量值，根据轮廓变化应变测量模型获得需要计算位置的应变检测结果。
20、作为可选的实施方式，所述轮廓变化应变测量模型被设置成基于以下方式构建：
21、对于任意相邻的四个位移计测量点所构成的正方形区域，通过正交划分成四个相同的子区域，使得每个位移计测量点位于其中的一个子区域内；
22、对于测量区域内的待测量点，确定其对应的四个位移计测量点所构成的正方形区域，并判断待测量点的落点位置，以落点位置对应的子区域作为存在区域，其他三个子区域为相邻区域，并将存在区域的位移计测量点作为存在区域点，将相邻区域的位移计测量点作为相邻区域点；
23、基于存在区域点以及相邻区域点的测量值，计算待测量点的应变检测结果。
24、作为可选的实施方式，所述基于存在区域点以及相邻区域点的测量值，计算待测量点的应变检测结果，包括：
25、以待测量点在每个相邻区域点与存在区域点连线的垂线相交点的应变值，以及存在区域点的测量值为基础，通过均方根运算，获得待测量点的应变检测结果。
26、由以上本专利技术的技术方案，本专利技术提出的多通道接触式三维应变测量装置的显著优点在于：
27、(1)本专利技术设计基于导轮组与扭转弹簧的x形隔离机构构成相对样品静止系统，使得测量装置(传感器阵列)在样品被加压过程中相对于样品保持静止的状态，获得精准的测量基准，由此保证每一个位移计测量点相对于样品来说不存在相对移动，尤其是保持从侧壁面方向与样品表面之间的垂直关系，由此可获得随时间变化的位移数据，长时间保证数据稳定性测量结果一致性，能够从时间和压力变化的维度绘制轮廓演化曲线，获得样品的三维应变变化趋势测量结果；
28、(2)本专利技术在每一个侧壁面的外表面设置x形状固定组件，用于抵抗立式方框框架的变形，保证在加压过程中用于安装和支撑阵列测量组件(包含多个位移计)的基准不变，避免立式方框框架作为基础安装框架的变形导致的测量基准误差带来的系统误差，提高测量准确性；
29、(3)本专利技术设计阵列测量组件，由多个垂直于样品测量表面的位移计构成，在随时间变化的对样品加压过程中，能够实施捕获应力、轮廓、体积变化带来的位移数据，并据此能够在后续的模型处理中获得待测点位置的应变数据，实现对样品的应变的三维测量；
30、(4)本专利技术设计的轮廓变化应变测量模型算法，考虑存在区域点与相邻区域点对待测点的应变的贡献度，存在区域点的数值更接近真实值，存在区域点的影响能力大于其它3个相邻区域点，据此建立应变测量模型算法对待测点的应变进行计算，获得需要计算位置的应变检测结果，计算结果能够实际反应应力的贡献和实际情况，测量结果准确、合理。
31、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述阵列测量组件包括在每个侧壁面方向等间距分布的多个位移计组成的位移计阵列，形成m*n阵列分布；m和n分别表示大于等于3的正整数；相邻位移计之间的间距为H；
3.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述每一个侧壁面的外表面设置的X形状固定组件包括位于侧壁面的四个角位置的圆形支柱(111)以及X形固定架(112)，X形固定架(112)的四个支臂分别与四个角位置的圆形支柱(111)固定形成一体。
4.根据权利要求3所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，对于任意一侧壁面设置的X形固定架(112)，X形固定架(112)的交叉中心点在侧壁面的投影与侧壁面的对角线交点重合。
5.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述隔离机构包括固定到侧壁面的扭转弹簧(122)以及与扭转弹簧的两个支腿分别固定的导轮杆(121)，每个导轮杆(121)的上端连接上导轮(123)，下
6.根据权利要求5所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述上导轮(123)与下导轮(124)分别位于预设的上轨道与下轨道内并能够在各自对应的轨道限定的空间和方向内滑动；
7.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，在其中另一对侧壁面的方向对应的X形状固定组件上分别设置有固定块(160)，固定块(160)上安装有垂直向位移计(170)，用于检测待测对象(300)在垂直向受压后产生的纵向变形。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述阵列测量组件中每个侧壁面上设置的位移计均通过传感器接口与计算机系统连接；
9.根据权利要求8所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述轮廓变化应变测量模型被设置成基于以下方式构建：
10.根据权利要求9所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述基于存在区域点以及相邻区域点的测量值，计算待测量点的应变检测结果，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述阵列测量组件包括在每个侧壁面方向等间距分布的多个位移计组成的位移计阵列，形成m*n阵列分布；m和n分别表示大于等于3的正整数；相邻位移计之间的间距为h；
3.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述每一个侧壁面的外表面设置的x形状固定组件包括位于侧壁面的四个角位置的圆形支柱(111)以及x形固定架(112)，x形固定架(112)的四个支臂分别与四个角位置的圆形支柱(111)固定形成一体。
4.根据权利要求3所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，对于任意一侧壁面设置的x形固定架(112)，x形固定架(112)的交叉中心点在侧壁面的投影与侧壁面的对角线交点重合。
5.根据权利要求1所述的多通道接触式三维应变测量装置，其特征在于，所述隔离机构包括固定到侧壁面的扭转弹簧(122)以及与扭转弹簧的两个支腿分别固定的导轮杆(121)，每个导轮杆(121)...
【专利技术属性】
技术研发人员：淡振华，尹童，常辉，屈平，张爱锋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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