一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置制造方法及图纸

一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置，是一种力学性能测试器械，属物理性能及仪表自动化测量技术。该装置由压紧系统、拉伸系统、测量系统、温控系统和数据处理系统组成。本实用新型专利技术通过拉伸系统，使试样产生均匀的拉伸变形；温控系统能保证测试在恒温的条件下进行，考虑了温度对塑料橡胶性能的影响；测量系统采用非接触式的测量装置，测试精准，而且不会引起试样破坏；测试结果能够真实地反映材料在实际使用中的力学状态。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种塑料橡胶力学性能测试器械，用于橡胶塑料 片材拉伸应力应变测试，属于物理性能及仪表自动化测量技术。
技术介绍
应力应变关系是材料的一项重要的性能。目前对塑料橡胶的拉伸 力学试验，大都采用单向拉伸测试机来进行，单向拉伸测试技术已经 发展得非常成熟。但是，单向拉伸时，在与受力方向相垂直的方向上 会产生严重的收縮，而且塑料橡胶的实际应用的受力状态是复杂的， 因此，单向拉伸应力测试的实际意义有限。双轴拉伸是使材料在X与Y方向上同时受到均匀的拉力，关于 拉伸应力应变测试的器械也有很多，其主要差别主要体现在所使用的 试样形状上，如十字形，方形和圆形。十字形试样是根据单轴拉伸发 展起来的，但在X、 Y方向进行拉伸时，在圆角处会出现很大的应力 集中；方形和圆形试样虽然能克服此缺点，但所使用的施力机构复杂， 施力效果不尽理想，因此给测试带来一定的误差。K.Easterbrook和R丄Grieve于1985年推荐的测试装置(于二钧，李素梅.双向拉伸应力-应变曲线的测定原理和方法.试验技术与试 验机.1989， 5:11-18)，使拉伸应力应变试验数据检测与处理系统趋于 完善，但是这套装置主要针对于金属薄片。装置中所采用的充压介质 为液体，在试样破裂时会引起液体飞溅和额外的清理工作。由于塑料 橡胶薄片较柔软，如果采用这套装置中的接触式测量势必会引起测量 误差。另外，塑料橡胶对温度变化敏感，在进行应力应变测试时也要 考虑温度的影响。
技术实现思路
本技术的目的在于克服以上各缺点，提供一种拉伸应力应变 的测试装置，能方便、准确、清洁地测试塑料橡胶片材的应力应变关 系。本技术一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置，包括有压紧系统、拉伸系统、测量系统、温控系统和数据处理系统，拉伸系统由高 压气杯、气泵、气压调节控制装置、通气管、卸压阀、仪器罩与可视 化玻璃组成，气泵通过通气管与高压气杯相连，通气管上设置有气压 调节控制装置，高压气杯的一侧设置卸压阀，仪器罩扣在高压气杯上， 平面的可视化玻璃镶嵌在仪器罩上；温控系统包括保温层、加热装置、 温度传感器，仪器罩内和高压气杯内都设置有温控系统；测量系统由 具有跟踪功能的快速拍照系统与压力传感器组成，快速拍照系统设置 于仪器罩外与可视化玻璃对应处，压力传感器设置于通气管或高压气 杯上；气压调节控制装置可手动和自动控制。压紧装置包括压具支架、支架螺母、支架垫片、压紧螺钉、手柄 和压紧圈，均匀分布于高压气杯的边缘，可以是四个或以上，支架通 过支架螺母和支架垫片与高压气杯的边缘固结，压紧螺钉与支架通过 螺纹连接，螺钉头与压紧圈相接触；压紧圈接触试样变形的一侧的倒 角为圆角。温控系统的加热装置可以是电加热、远红外加热或者是微波加扭。温控系统的温度传感器可以是热电偶或红外线测温器。 温控系统的保温层可以在高压气杯与仪器罩里侧或外侧。 实验用高压气体可以是空气、氮气、二氧化碳或惰性气体。工作时，首先对圆片形试样进行先处理。在试样的中心与以中心 为圆心、测量标距为直径的圆周的任意一点分别粘贴一个标记物或做 一个标记。然后将处理好的圆片形试样通过压紧装置固定于高压气杯 杯口上，放置试样时应注意通过可视化玻璃要保证试样标记物可见。 打开温控系统，将温度调节至某一值，稳定一段时间，以使试样温度 均匀。通过温度传感器检测实时温度来反馈控制加热装置的通断来控 制圆片形试样的温度状态。待圆片形试样的温度均一后，打开气泵， 调节压力调节控制装置，通过一定的方式向高压气杯里充入与试样等 温度的高压气体。当高压气杯中压力达到一定值时，圆片形试样就会 向上鼓起，在标距范围内，圆片形试样的变形接近于等曲率球面。此时，快速拍照系统透过可视化玻璃跟踪标记物或标记的位置，经过图 像处理，就可得到变形后标距圆直径与拱高；通过压力传感器可记录 高压气杯中的压力值，最后将得到的数据输入至微机处理系统，通过 计算，就可得到即时的应力应变值。通过记录不同时刻的应力应变， 就可得到材料的应力应变曲线。当试验结束时，通过卸压阀即可将高 压杯里的压力卸尽，保证安全。高分子材料薄片拉伸时，根据式(l)、 (2)可以分别计算出应力与 应变。^+i72)4^// expe = 2 ln("0. arcsin ，， ，) (2) d0// 《+//2 、,式中P——高压气杯的压力；H——标距圆范围内变形的拱高; -测试试样的原始厚度； -标距圆的原始直径；to-d(T d一-变形后标距圆的直径;可见，测出标距圆范围内变形的拱高、变形后标距圆的直径与高 压气杯的压力，即可求出材料的应力应变关系。本技术的主要优点如下(1)考虑了温度对试样力学性能的 影响，测试范围更宽；(2)应用于轮胎、压力容器、输送管道等情况时， 测量方法与实际受力状态更接近，由此得到的数据使模拟分析变得更 加准确；(3)施力机构简单，施力均匀，所充的高压气体可以是空气， 简便易得；(4)由于所充的是气体，相比液体来说，安全方便，不会造 成试件及环境的污染；(5)测量系统为非接触式测量，不会影响试样的 受力状态，测试也不会产生误差。附图说明图l本技术一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置的主视图。图2本技术一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置的俯视图。 图中l-高压气杯，2-加热装置，3-通气管，4-压力调节控制装置，5-气泵，6-压力传感器，7-温度传感器，8-支架螺母，9-支架垫片， 10-压具支架，11-手柄，12-压紧螺钉，13-压紧圈，14-圆片形试样， 15-可视化玻璃；16-保温层，17-仪器罩，18-卸压阀，19-快速拍照系 统具体实施方法如图1所示， 一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置，包括有压紧 系统、拉伸系统、测量系统、温控系统和数据处理系统，拉伸系统由 高压气杯l、气泵5、气压调节控制装置4、通气管3、卸压阀18、仪器 罩17与可视化玻璃15组成，气泵5通过通气管3与高压气杯1相连，通 气管3上设置有气压调节控制装置4，高压气杯1的一侧设置卸压阀18， 仪器罩17扣在高压气杯1上，平面的可视化玻璃15镶嵌在仪器罩17上； 温控系统包括保温层16、加热装置2、温度传感器7，仪器罩17内和高 压气杯l内都设置有温控系统；测量系统由具有跟踪功能的快速拍照 系统19(图2)与压力传感器6组成，压力传感器6设置于通气管3或高压 气杯l上；气压调节控制装置4可手动和自动控制。压紧装置包括压具支架IO、支架螺母8、支架垫片9、压紧螺钉12、手柄11和压紧圈13，均匀分布于高压气杯l的边缘，可以是四个或以上，支架10通过支架螺母8和支架垫片9与高压气杯1的边缘固结，压紧螺钉12与支架10通过螺纹连接，螺钉头与压紧圈13相接触；压紧圈13接触试样14变形的 一侧的倒角为圆角。温控系统的加热装置2可以是电加热、远红外加热或者是微波加热。温控系统的温度传感器7可以是热电偶或红外线测温器。 温控系统的保温层16可以在高压气杯1与仪器罩17里侧或外侧。实验用高压气体可以是空气、氮气、二氧化碳或惰性气体。 如图2所示，快速拍照系统19设置于仪器罩17外与可视化玻璃15 对应处，透过可视化玻璃15，快速拍照系统19就可以跟踪圆片形试样 14上标记物的位置，得到变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塑胶均匀拉伸应力应变测试装置，其特征在于：包括有压紧系统、拉伸系统、测量系统、温控系统和数据处理系统，拉伸系统由高压气杯、气泵、气压调节控制装置、通气管、卸压阀、仪器罩与可视化玻璃组成，气泵通过通气管与高压气杯相连，通气管上设置有气压调节控制装置，高压气杯的一侧设置卸压阀，仪器罩扣在高压气杯上，平面的可视化玻璃镶嵌在仪器罩上；温控系统包括保温层、加热装置、热传感器，仪器罩内和高压气杯内都设置有温控系统；测量系统由具有跟踪功能的快速拍照系统与压力传感器组成，快速拍照系统设置于仪器罩外与可视化玻璃对应处，压力传感器设置于通气管或高压气杯上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨卫民，焦志伟，丁玉梅，谢鹏程，阎华，安瑛，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]