专利名称：高频响应高温单轴疲劳引伸计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高频响应高温单轴疲劳引伸计，属于材料疲劳测试计的改进技术。
背景技术：
现有的单轴疲劳引伸计，其测试原理仍然是基于应变片法，没有从根本上克服应变片法的固有不足之处，如测试精度受贴片好坏影响较大，温度漂移，动态响应慢，测量范围小，使用寿命短等，同时现有国内引伸计无法用于高温材料试验，因此其适用性较差。

发明内容
本发明的目的在于提供一种高频响应高温单轴疲劳引伸计，该疲劳引伸计具有测量动态响应快，测量范围广，使用寿命长，精度高的特点。
本发明是通过下述技术方案加以实现的，包括单向作用两杠杆机构及位移传感器构成高频响应高温单轴疲劳引伸计，其特征在于，杠杆机构包括上下两个对称设置的非等厚壁段直角形受力板1、7，在两个受力板的竖向的厚壁板段的对口端，通过压板13及螺栓12各连接一根石英顶针14，在两个受力板的两个薄壁板段之上内由里至外依次连接拉伸受力器、定位器和拉伸测试器，所述的拉伸受力器包括两个连接柱11、及其连接的弹簧片9和连接在弹簧片上的支持棒2构成；所述的定位器是在定位板8及支承板3连接活动的定位销4；所述的拉伸测试器包括连接在支承板3上的反射板5和连接在于下受力板7的位移传感器6构成。
本发明的优点在于，结构简单，安装方便，测试范围可灵活调整，动态响应特性好，测试频率可达5次数/分钟，拉应变最大值可达5％，测试温度可达600～800℃，适用于各种金属材料、非金属材料的高温低周与高周疲劳试验。由于最终的测量方式是采用非接触式电涡流位移传感器，测试结果真实、可靠、可重复，测试成本低，引伸计具有很长的使用寿命。


图1为本发明结构示意中1上受力板、2支持棒、3支撑板、4定位销、5反射板、6位移传感器、7下受力板、8定位板、9弹簧片、10螺钉、11连接柱、12螺栓、13压板、14顶针、15试件。
具体实施例方式结合附图对本发明作进一步说明引伸计的主体如上受力板1、支持棒2、反射板的支撑板3、定位销4、下受力板7、定位板8、弹簧片的连接柱11等均采用铝合金材料，反射板5采用45号钢，弹簧片9采用20mm宽，0.3mm厚的304不锈钢片制作。根据所需引伸计的标距设计弹簧片的高度以及反射板支撑板的长度和定位孔位置。装配时，先利用螺栓固定好石英顶针，再将弹簧片与支持棒以及弹簧片支撑板连接好，分别将反射板支撑板和定位板与受力上板和受力下板相连，再利用螺钉将弹簧片支撑板与受力板固定好即可。经计算在满足刚度和强度要求的情况下，统一采用M4螺纹、M4不锈钢螺钉或螺栓进行连接。定位销直径为2mm，为方便取出和防止丢失，在其尾部打一直径为1mm的圆孔，孔中穿线固定在引伸计框架上。
此外，为保证引伸计测试安装方便，还要根据试验机夹头的结构尺寸设计引伸计框架，框架高度一般为引伸计高度的1.5倍至2倍。
电涡流位移传感器是以高频电涡流效应为原理的非接触式位移传感器。工作原理如下利用金属的电涡流效应，电涡流产生一个交变磁场，根据楞次定律，其方向与线圈原磁场方向相反，因此这两个磁场相互叠加，改变了原线圈的阻抗。线圈阻抗的变化既与电涡流效应有关又与电磁学效应有关，即与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈的几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离等参数有关。电涡流传感器正是利用这个定律将传感器与被测金属导体之间距离的变化转换成线圈品质因数、等效阻抗和等效电感三个参数的变化。在通过测量、检波、校正等电路变为线性电压(电流)的变化。
本发明设计便是将杠杆原理与电磁定律相结合，利用引伸计顶针将被测试件的相对变形通过弹簧片转换为相对位移输出，通过非接触式电涡流位移传感器测量该位移值，被测位移值与传感器的电信号输出成线性关系。由传感器输出的毫伏级电压信号经直流放大器放大，得到正负5V(或10V，视AD板的量程范围而定)电压输入AD板进行AD转换。最后，由AD板可以将被测试件的应变值转化成数字信号在计算机上输出显示或存储以备后续处理。引伸计顶针采用石英棒则可用于高温应变的测量和控制。
本发明对试件的测试过程用螺钉将支持棒与框架引出的两个吊臂相连，使引伸计能在支持棒垂直面内自由摆动。，使引伸计向试件方向顶紧。将框架前推至引伸计顶针卡紧试件后撤去定位销，即可进行应变测量。引伸计在第一次使用时应进行应变标定，从而提高测量精度。当试件15在外力作用下发生拉伸或压缩变形，利用引伸计顶针将被测试件的相对变形量通过弹簧片9转换为反射板5与电涡流位移传感器6之间的相对位移输出，位移量大小通过电涡流传感器测得后转化为线性电压模拟信号输出，经直流放大后输入AD板变换为数字信号便可以在计算机上输出显示或存储。试验完毕后，为保护弹簧片应装上定位销。
权利要求
1.一种高频响应高温单轴疲劳引伸计，包括单向作用两杠杆机构及位移传感器构成，其特征在于，杠杆机构包括上下两个对称设置的非等厚壁段直角形受力板(1)、(7)，在两个受力板的竖向的厚壁板段的对口端，通过压板(13)及螺栓(12)各连接一根石英顶针(14)，在两个受力板的两个薄壁板段之上内由里至外依次连接拉伸受力器、定位器和拉伸测试器，所述的拉伸受力器包括两个连接柱(11)、及其连接的弹簧片(9)和连接在弹簧片上的支持棒(2)构成；所述的定位器是在定位板(8)及支承板(3)连接活动的定位销(4)；所述的拉伸测试器包括连接在支承板(3)上的反射板(5)和连接在下受力板(7)上的位移传感器(6)构成。
全文摘要
本发明公开了一种高频响应高温单轴疲劳引伸计，属于材料疲劳测试计的改进技术。该引伸计在上下相对设置两个对称的非等厚壁段直角形受力板上，设置拉伸受力器、定向器和拉伸测试器，所述的拉伸受力器由两个连接柱连接的弹簧片及连接在弹簧片上的支持棒构成；所述的定向器由定位板及其上的定位销连接在支承板上构成；所述的拉伸测试器由连接在支承板上的反射板和连接在于下受力板的位移传感器构成。本发明的优点在于，结构简单，安装方便，测试范围可灵活调整，动态响应特性好，适用于各种金属材料、非金属材料的高温低周与高周疲劳试验。
文档编号G01N3/00GK1587971SQ200410072190
公开日2005年3月2日 申请日期2004年9月27日 优先权日2004年9月27日
发明者陈旭, 陈刚, 于德华 申请人:天津大学