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原文传递一种微尺度材料纯弯曲测试仪

专利名称：	一种微尺度材料纯弯曲测试仪
摘要：	本发明公开了一种微尺度材料纯弯曲测试仪，属于纯弯曲测量领域，该微尺度纯弯曲测试仪，采用绕旋转电机旋转的转动夹头夹持试样的一端，固定夹头夹持试样的另一端，通过旋转电机为试样施加弯矩，也即，当转动夹头绕电机旋转时，试样发生弯曲变形，弯矩通过固定夹头传递至挠性枢轴，使其发生扭转，根据挠性枢轴的刚度系数，以及测量单元测量出的挠性枢轴的偏转角，即可得到弯矩大小。该测量单元与现有的弯矩传感器相比，装配简单，且挠性枢轴受温湿度等环境影响较小，能够在多种环境和场合下使用，通用性较好。采用旋转步进电机对标准试样进行纯弯曲加载，运动轨迹简单，控制更加方便，该测试仪结构简单，降低了制作工艺难度，测试精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	刘大彪;胡炯炯;张磊;胡鹏
专利状态：	有效
申请日期：	2023-08-03T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310972158.4
公开号：	CN117074210A
代理机构：	华中科技大学专利中心
代理人：	王颖翀
分类号：	G01N3/20;G01N3/04;G01N3/02;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/20;G01N3/04;G01N3/02
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种微尺度材料纯弯曲测试仪，其特征在于，包括：基座、支座、固定夹头、转动夹头、旋转电机、测量模块及处理模块；所述旋转电机安装在所述基座中，所述支座与基座连接；所述固定夹头用于夹持试样的一端；所述转动夹头用于夹持试样的另一端，且所述转动夹头通过转臂与所述旋转电机的输出端连接，在所述旋转电机的带动下绕所述旋转电机做圆周运动，以使所述试样发生纯弯曲变形；所述测量模块包括测量单元、刚度系数相同的上、下挠性枢轴；其中，上挠性枢轴的上端、下挠性枢轴的下端分别与所述支座的上、下端连接，且上挠性枢轴、固定夹头及下挠性枢轴从上至下同轴连接，当所述试样发生纯弯曲变形时，其弯矩通过固定夹头分别传递给上挠性枢轴的下端、下挠性枢轴的上端，使得上挠性枢轴的下端、下挠性枢轴的上端与固定夹头以同一偏转角偏转；所述测量单元用于测量上挠性枢轴下端或下挠性枢轴上端的偏转角；所述处理模块用于根据所述偏转角计算所述试样的弯矩。 2.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于，上挠性枢轴下端或下挠性枢轴上端的偏转角与所述试样的弯矩满足以下关系式： Q＝2kθ；其中，Q为试样的弯矩，θ为上挠性枢轴下端或下挠性枢轴上端的偏转角，k为上挠性枢轴或下挠性枢轴的刚度系数。 3.如权利要求1或2所述的测试仪，其特征在于，所述转动夹头相对于固定夹头的偏转角与所述试样的曲率半径满足以下关系式：其中，r为试样的曲率半径，L为试样的长度，为转动夹头相对于固定夹头的偏转角。 4.如权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元包括第一激光位移传感器和第一光靶；第一光靶置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，第一激光位移传感器用于测量第一光靶的位移，以得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 5.如权利要求4所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元还包括第二激光位移传感器和第二光靶；所述第一光靶和第二光靶对称设置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器分别用于测量第一光靶和第二光靶的位移，以得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 6.如权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元包括激光器、第一光靶和位置敏感探测器；第一光靶置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，位置敏感探测器接收由激光器射出的激光束经第一光靶反射后的反射光束，以测量第一光靶的位移，进而得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 7.如权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元包括光电自准直仪和反射镜；反射镜置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，光电自准直仪测量反射镜的偏转角，以得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 8.如权利要求3所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元包括第一线性可变差动变压器和第一标靶；第一标靶置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，第一线性可变差动变压器用于测量第一标靶的位移，以得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 9.如权利要求8所述的测试仪，其特征在于，所述测量单元还包括第二线性可变差动变压器和第二标靶；所述第一标靶和第二标靶对称设置于上挠性枢轴的下端或下挠性枢轴的上端或固定夹头上，第一线性可变差动变压器和第二线性可变差动变压器分别用于测量第一标靶和第二标靶的位移，以得到上挠性枢轴或下挠性枢轴的偏转角。 10.如权利要求1所述的测试仪，其特征在于，还包括：三维平移装置，所述上挠性枢轴的上端通过所述三维平移装置与所述支座的上端连接；所述转动夹头采用楔形夹具，所述楔形夹具的楔形区域填充柔性材料。
所属类别：	发明专利