[发明专利]一种环境温度可控的小型拉-扭组合实验系统

说明书

技术领域：

本发明涉及的一种环境温度可控的小型拉-扭组合实验系统，特别是对温度有要求的材料或微小构件进行机械性能测试，实现一定温度条件下的拉伸、压缩和扭转等实验，其属于一种测试计量仪器领域的测试系统。

背景技术：

新材料与新构件的大量出现、制造技术的快速进步引发了许多新型测试计量问题，推动着智能材料与结构、测试计量仪器的研究与发展，促使测试计量技术中的新原理、新技术、新装置不断出现。

功能材料与功能材料构件是实现智能材料/结构集成技术的重要物质基础，其研究重点为发展压电、电/磁流变、形状记忆合金、聚合物等构成的多种功能构件及其复合构件。功能材料与功能材料小型构件在测试计量过程中测量信息往往复杂多样，包括考虑环境因素的机械性能测试、多种物理参数的测定、多参数间互相耦合特性测试以及多种载荷组合作用下的响应描述等。

传统测量仪器或者系统涉及的测量信息种类比较单一，只能测量单一的物理量，要想全面的、系统的对一些具有特殊性能的功能材料与构件进行测试，就需要在多个测量仪器或者系统上依次进行测试。这样环境参数就会发生改变，无法将各仪器测到的数据进行耦合。

例如形状记忆合金材料，温度对其机械响应有直接作用，材料本身或构件产生的载荷或变形和温度的改变有直接关系。因此，环境温度可变可控，并同时完成多种载荷与位移的测试，成为形状记忆合金这类材料或构件定性、定量描述的根本。

发明内容：

本发明提供一种环境温度可控的小型拉-扭组合实验系统，其可以进行材料或构件在不同环境温度下的拉压、扭转、拉扭/压扭组合等测试。

本发明采用如下技术方案：一种环境温度可控的小型拉-扭组合实验系统，其包括：箱体；封装于箱体中的保温箱、扭力测试系统和显示及控制仪器；安装于箱体上方的拉/压力测试系统，所述保温箱安装于箱体内部上方，所述扭力测试系统安装于保温箱下方，所述显示及控制仪器安装于箱体的前表面上，且显示及控制仪器位于保温箱的下方。

所述保温箱包括内胆、与内胆下边缘连接的底板、粘贴于内胆内侧表面上的加热片及贯穿固定于内胆上表面上的温度传感器，所述内胆的上表面上还设置有一第一圆孔。

所述内胆为方体状的且不具有前面和底面的用于放置被测材料的金属箱体。

所述内胆的外侧粘贴有用于给内胆内部保温的保温棉。

所述扭力测试系统包括扭力测试系统底座及固定于扭力测试系统底座上的支架，所述扭力测试系统底座包括扭力测试系统底座第一部分及垂直于扭力测试系统底座第一部分的相间隔设置的扭力测试系统底座第二部分和扭力测试系统底座第三部分，所述支架包括固定设置于扭力测试系统底座第二部分和扭力测试系统底座第三部分之间的且与扭力测试系统底座第一部分相平行的两块板，所述扭力测试系统还包括平行于扭力测试系统底座第一部分的蜗杆、与蜗杆相啮合的涡轮、穿设于所述支架上形成的圆孔中的轴、紧固在轴上端的过孔滑环和扭力传感器、与轴下端相连的旋转编码器、与蜗杆相连的用于驱动蜗杆旋转的第一步进电机，所述涡轮的内孔紧固在轴上且位于所述过孔滑环和扭力传感器的下方，所述旋转编码器的外壳固定在支架上。

所述拉/压力测试系统包括拉/压力测试系统底座、位于拉/压力测试系统底座上方的升降滑块、与升降滑块中间的螺纹孔相啮合的升降转轴、连接于所述升降转轴上端的第二步进电机、固定于所述升降滑块一端的数显式拉力计连接板及通过螺栓与所述数显式拉力计连接板连接的用于测量材料所受轴向力的数显式拉力计。

所述拉/压力测试系统底座上还形成有与所述内胆上表面上的第一圆孔同心的第二圆孔。

所述箱体包括箱体本体、通过铰链铰接于箱体本体前面板上的保温箱门、固定于箱体本体前面板上的通过旋转松开或卡住保温箱门的金属拉手，在所述箱体本体的前面板上位于保温箱门下方的位置设置有三个方孔，所述三个方孔中安装固定有温度控制仪、计米器、力值显示仪。

在所述箱体本体的上表面上形成有与内胆上的第一圆孔及拉/压力测试系统底座上的第二圆孔均同心的第三圆孔。

本发明具有如下有益效果：本发明可以对实验环境进行加热和温度保持，在不同温度下对功能材料或功能材料构件的机械性能进行测试，可以测得实验对象轴力值(拉、压)随温度的变化，扭矩随温度的变化，以及在恒定温度下形状记忆合金材料的轴力值和扭矩随材料变形量的变化，将温度控制与拉、压和扭转载荷(位移)测试系统集成于一体，使测试更加方便，精确度也有所提高。

附图说明：

图1为本发明实验系统的整体结构示意图。