耐环境应力开裂性能测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种耐环境应力开裂性能测试仪，它包括浴槽，浴槽上方设有横梁，浴槽内固定有至少一个样品夹具，样品夹具上固定有用于夹住样品两端的夹持部件，夹持部件的下端与样品夹具固定连接，夹持部件的上端与杠杆的一端连接，杠杆的另一端与加荷装置连接，杠杆的支点与横梁固定，横梁上还固定有位移传感器，位移传感器的测量端抵在杠杆与夹持部件连接处的上表面，位移传感器与数据采集器相连接，数据采集器与试验软件系统相连接。该性能测试仪，可通过试验软件系统绘制时间与应变曲线，温度控制、补液控制、断裂时间、应变监测、报告生成等环节均可在设置相关参数后自动完成，整体自动化程度较高，稳定性与耐久性满足标准要求。
【专利说明】耐环境应力开裂性能测试仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种耐环境应力开裂性能测试仪。
【背景技术】
[0002]聚乙烯土工膜是一种以聚乙烯为基本原料的防渗阻隔型工程材料，广泛运用于水库、堤坝、建筑防水、废弃物处理、尾矿处理等工程领域，其主要特征在于透水性极低，具有十分出色的防渗和防水功能，拥有良好的弹性及适应变形的能力，能够承受不同的施工和工程应力，具备较为突出的耐久性能。在工程运用上，特别对于环保工程，聚乙烯土工膜作为防渗材料长期处于复杂的液体环境之中，污染物的降解往往需要数十甚至上百年才能彻底自然净化，这就要求聚乙烯土工膜具有较长的使用寿命以有效发挥工程作用。
[0003]所谓环境应力开裂是指高分子材料在应力存在下受化学试剂作用发生的材料破坏现象。这是一种溶剂诱导型的破坏，是化学试剂和应力协同作用发生的裂解。化学试剂不会直接引起化学作用或分子降解，实际上，是化学试剂渗透到分子结构并损害了聚合物链的内分子力，从而加快分子断裂。自聚乙烯土工膜在20世纪80年代被广泛运用于工程领域以来，耐环境应力开裂性能作为评价材料长期使用性能的重要指标，开始逐渐成为测试环节的重点研究对象。目前采用的测试方法为NCTL试验(Notched Constant Tensile LoadTest)，即切口恒载拉伸试验，是将从聚乙烯土工膜上取下的哑铃状的带切口的试样在恒载拉伸条件下置于恒温的表面活性溶剂中，测试并记录试样发生断裂破坏的时间。目前国内的科研检测机构对此项目的相关研究开展较少，也缺乏相应的测试手段与能力。为了进一步推进国内土工合成材料测试技术的发展、满足工程质量检测的需要，需要对此类型试验设备进行研究开发。
实用新型内容
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种耐环境应力开裂性能测试仪，用于解决现有技术中缺少用于测试耐环境应力开裂性能的试验设备的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种耐环境应力开裂性能测试仪，它包括浴槽，浴槽上方设有横梁，浴槽内固定有至少一个样品夹具，样品夹具上固定有用于夹住样品两端的夹持部件，夹持部件的下端与样品夹具固定连接，夹持部件的上端与杠杆的一端连接，杠杆的另一端与加荷装置连接，杠杆的支点与横梁固定，横梁上还固定有位移传感器，位移传感器的测量端抵在杠杆与夹持部件连接处的上表面，位移传感器与数据采集器相连接，数据采集器与试验软件系统相连接。
[0006]优选的，夹持部件包括下夹持轴、上夹持轴和拉丝，下夹持轴、上夹持轴竖直放置，下夹持轴的下端与样品夹具固定，下夹持轴的上端、上夹持轴的下端分别与样品的两端固定，上夹持轴的上端通过拉丝与杠杆固定连接。
[0007]进一步的优选，夹持部件还包括支撑架，样品位于支撑架内，支撑架的下部设有下通孔，下夹持轴穿过下通孔与样品夹具固定连接，支撑架的上部设有上通孔，上夹持轴穿过上通孔与拉丝固定连接。
[0008]优选的，加荷装置包括挂在杠杆远离夹持部件的端部下方的荷载，荷载下方设有荷载托架，荷载托架包括与浴槽固定的固定架和沿竖直方向移动的顶杆，顶杆通过定位螺钉与固定架相对固定，顶杆能向上运动将荷载顶起。
[0009]进一步的优选，顶杆的下端设有突出的卡板，固定架下方固定有启动开关，启动开关与试验软件系统连接，顶杆向上移动至极限位置时，卡板与启动开关相接触。
[0010]进一步的优选，固定架上方固定有停止开关，停止开关与试验软件系统连接，荷载掉落时，荷载压在停止开关上。
[0011]进一步的优选，荷载包括吊在杠杆下方的钢珠吊盘和吊在钢珠吊盘下方的砝码，钢珠吊盘内装有钢珠。
[0012]优选的，多个样品夹具沿浴槽的轴向排列，各个样品夹具之间设有隔离板。
[0013]优选的，浴槽内设有水位传感器，水位传感器与补液控制单元连接，补液控制单元控制补液容器向浴槽补充液体。
[0014]优选的，性能测试仪还包括温度设置器，温度设置器与加热控制单元连接，加热控制单元控制位于浴槽内的加热管和搅拌器工作。
[0015]如上所述，本实用新型耐环境应力开裂性能测试仪，具有以下有益效果:
[0016]该耐环境应力开裂性能测试仪，可通过试验软件系统绘制时间与应变曲线，温度控制、补液控制、断裂时间、应变监测、报告生成等环节均可在设置相关参数后自动完成，整体自动化程度较高，稳定性与耐久性满足标准要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1显示为本实用新型耐环境应力开裂性能测试仪的结构示意图。
[0018]图2显示为图1所示的耐环境应力开裂性能测试仪的截面示意图。
[0019]元件标号说明
[0020] 1浴槽
2横梁
3样品夹具
4夹持部件
41上夹持轴
42下夹持轴
43拉丝
44支撑架
441下通孔
442上通孔
5杠杆
6荷载
61钢珠吊盘
62砝码
7荷载托架
71固定架
72顶杆
73定位螺钉
74卡板
[0021]75启动开关
76停止开关
8隔离板
91水位传感器
92补液控制单元
93补液容器
101温度设置器
102加热控制单元
103加热管
104搅拌器
11排水口
12操作台
13位移传感器
14样品
15加荷装置
【具体实施方式】
[0022]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
[0023]请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0024]如图1至图2所示，本实用新型提供一种耐环境应力开裂性能测试仪，它包括浴槽1，浴槽I上方设有横梁2，浴槽I内固定有至少一个样品夹具3，样品夹具3上固定有用于夹住样品14两端的夹持部件4，夹持部件4的下端与样品夹具3固定连接，夹持部件4的上端与杠杆5的一端连接，杠杆5的另一端与加荷装置15连接，杠杆5的支点与横梁2固定，横梁2上还固定有位移传感器13，位移传感器13的测量端抵在杠杆5与夹持部件4连接处的上表面，位移传感器13与数据采集器相连接，数据采集器与试验软件系统相连接。
[0025]夹持部件4将样品14的两端夹持住，加荷装置15通过杠杆5施加一个拉伸力于样品14上，直至样品14断裂，在此过程中，可通过位移传感器13测得样品14的拉伸量。最后，根据样品14的拉伸量及相对应的时间，绘制样品14的时间与应变的对应曲线。浴槽I可由不锈钢制成，为长方体容器；浴槽I内放置有溶剂，提供了适合样品14的测量环境，而浴槽I上还可设置有机玻璃盖板，有利于减少溶剂蒸发及热量损失。样品夹具3与浴槽I为可拆卸连接，可在浴槽I外部将样品14、夹持部件4等在样品夹具3上安装好后，再整体装入浴槽I中。上述试验软件系统基于Delphi开发，具有实时显示试验状态，计时功能和动态显示时间-应变曲线的功能，在输入样品试验参数后，结合试验结果可生产试验报告。
[0026]夹持部件4包括下夹持轴42、上夹持轴41和拉丝43，下夹持轴42、上夹持轴41竖直放置，下夹持轴42的下端与样品夹具3固定，下夹持轴42的上端、上夹持轴41的下端分别与样品14的两端固定，上夹持轴41的上端通过拉丝43与杠杆5固定连接。另，夹持部件4还可包括支撑架44，样品14位于支撑架44内，支撑架44的下部设有下通孔441，下夹持轴42穿过下通孔441与样品夹具3固定连接，支撑架44的上部设有上通孔442，上夹持轴41穿过上通孔442与拉丝43固定连接。下夹持轴42、上夹持轴41将样品14的两端夹住，支撑架44主要起导向作用，通过上通孔442、下通孔441对上夹持轴41、下夹持轴42的限制，保证了样品14在试验过程中，一直处于竖直状态。
[0027]加荷装置15包括挂在杠杆5远离夹持部件4的端部下方的荷载6，荷载6下方设有荷载托架7，荷载托架7包括与浴槽I固定的固定架71和沿竖直方向移动的顶杆72，顶杆72通过定位螺钉73与固定架71相对固定，顶杆72能向上运动将荷载6顶起。在试验准备阶段，顶杆72将荷载6顶起，当试验开始时，定位螺钉73松开，顶杆72落下后与荷载6分离，荷载6由于自身重力通过杠杆5对样品14施加一个拉伸力。
[0028]顶杆72的下端设有突出的卡板74，固定架71下方固定有启动开关75，启动开关
75与试验软件系统连接，顶杆72向上移动至极限位置时，卡板74与启动开关75相接触。在试验准备阶段，顶杆72将荷载6顶起时，卡板74与启动开关75相接触，启动开关75处于吸合状态，启动开关75发出“就绪”的信号给试验软件系统；当试验开始时，顶杆72落下后与荷载6分离，启动开关75发出“可开始试验”的信号给试验软件系统，试验软件系统计时并通过位移传感器13测量样品14的拉伸量。
[0029]固定架71上方固定有停止开关76，停止开关76与试验软件系统连接，荷载6掉落时，荷载6压在停止开关76上。当样品14断裂时，荷载6掉落，压在停止开关76上，停止开关76发出“断裂”的信号给试验软件系统。
[0030]荷载6包括吊在杠杆5下方的钢珠吊盘61和吊在钢珠吊盘61下方的砝码62，钢珠吊盘61内装有钢珠。通过调整钢珠吊盘61中的钢珠和砝码62的重量，可得到样品14所需要的试验拉伸力。
[0031]多个样品夹具3沿浴槽I的轴向排列，各个样品夹具3之间设有隔离板8。该耐环境应力开裂性能测试仪可通过相互隔离的多个样品夹具3夹持多组样品14，同时进行多组试验，极大地提高了试验效率。
[0032]浴槽I内设有水位传感器91，水位传感器91与补液控制单元92连接，补液控制单元92控制补液容器93向浴槽I补充液体。通过水位传感器91测量浴槽I中的水位，当水位达不到试验要求时，补液控制单元92控制补液容器93向浴槽I内补充液体。
[0033]该耐环境应力开裂性能测试仪还包括温度设置器101，温度设置器101与加热控制单元102连接，加热控制单元102控制位于浴槽I内的加热管103和搅拌器104工作。操作人员可通过温度设置器101设置浴槽I内的温度，然后在加热控制单元102的控制下，浴槽I内的加热管103、搅拌器104开始工作，直至浴槽I内的温度达到试验要求。
[0034]浴槽1下方还设有排水口 11，排水口 11用于排出浴槽I内的溶液。
[0035]整个耐环境应力开裂性能测试仪可整体放置在操作台12上。
[0036]该耐环境应力开裂性能测试仪的使用过程如下:
[0037]1)根据样品14的数量确定试验单元的个数，利用隔离板8进行试验单元隔离，再
依次将样品14安装在对应的夹持部件4上，再将拉丝43--对应地固定在杠杆5远离加
荷装置15的一端上；
[0038]2)打开试验软件系统，弹出试验软件系统的界面；
[0039]3)在试验软件系统中点击“文件”-“新建试验”，建立新的试验；
[0040]4)将试验终止条件、控制温度填好后，点击“确定”；
[0041]5)将预备进行的试验单元内的荷载托架7的顶杆72上抬，并通过定位螺钉73锁紧，确保试验单元相对应的启动开关75处于吸合状态，此时在软件系统界面中对应该试验单元的状态框中显示为“就绪”;
[0042]6)根据试验要求的样品14的拉伸力，配置砝码62及钢珠吊盘61中的钢珠；
[0043]7)按照试验要求配制溶剂，将溶剂注入浴槽I至合适的水位后，进行加热控制，等待溶剂加热至设定温度；
[0044]8)在软件系统界面上将位移传感器13的数值清零，单击“开始试验”，然后拔出试验单元相对应的定位螺钉73，待顶杆72自动下落，与砝码62脱离后，此时软件系统界面上的状态框中显示“工作”，并开始计时；
[0045]9)在试验中，如果某个试样14断裂，其对应的砝码62会落至荷载托架7上，使对应的停止开关76吸合，此时在软件系统界面上对应的状态框中显示为“断裂”，到达设定的终止条件，试验自动结束；
[0046]10)试验结束后，点击“处理”-“试验报表”，填入相应参数，单击“预览”出现报表后，选择打印图标，正确连接打印机，即可打印出试验报表；
[0047]11)点击“处理“导出Excel表”，生成Excel表待用；
[0048]12)试验完成后应排出溶液，清理浴槽1，切断试验软件系统的主机电源。
[0049]该耐环境应力开裂性能测试仪具有如下优点:
[0050]1)可根据测试需要，安排I~5组样品同时进行试验，极大地提高了试验效率；
[0051]2)整体自动化程度较高，温度控制、补液控制、断裂时间、应变监测、报告生成等环节均可在设置相关参数后自动完成；
[0052]3)比较国外相关设备，增加了位移传感器动态监控样品的应变情况，可通过试验软件系统绘制时间与应变的对应曲线；
[0053]4)浴槽上可设置有机玻璃盖板，有利于减少溶剂蒸发及热量损失；
[0054]5)样品夹具可拆卸，便于在浴槽外进行样品装卸；[0055]6)设备元器件稳定性与耐久性满足标准要求。
[0056]综上所述，本实用新型耐环境应力开裂性能测试仪，可通过试验软件系统绘制时间与应变的对应曲线，温度控制、补液控制、断裂时间、应变监测、报告生成等环节均可在设置相关参数后自动完成，整体自动化程度较高，稳定性与耐久性满足标准要求。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0057]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:它包括浴槽，所述浴槽上方设有横梁，所述浴槽内固定有至少一个样品夹具，所述样品夹具上固定有用于夹住样品两端的夹持部件，所述夹持部件的下端与所述样品夹具固定连接，所述夹持部件的上端与杠杆的一端连接，所述杠杆的另一端与加荷装置连接，所述杠杆的支点与所述横梁固定，所述横梁上还固定有位移传感器，所述位移传感器的测量端抵在所述杠杆与所述夹持部件连接处的上表面，所述位移传感器与数据采集器相连接，所述数据采集器与试验软件系统相连接。
2.根据权利要求1所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述夹持部件包括下夹持轴、上夹持轴和拉丝，所述下夹持轴、上夹持轴竖直放置，所述下夹持轴的下端与所述样品夹具固定，所述下夹持轴的上端、上夹持轴的下端分别与所述样品的两端固定，所述上夹持轴的上端通过所述拉丝与所述杠杆固定连接。
3.根据权利要求2所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述夹持部件还包括支撑架，所述样品位于所述支撑架内，所述支撑架的下部设有下通孔，所述下夹持轴穿过所述下通孔与所述样品夹具固定连接，所述支撑架的上部设有上通孔，所述上夹持轴穿过所述上通孔与所述拉丝固定连接。
4.根据权利要求1所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述加荷装置包括挂在所述杠杆远离夹持部件的端部下方的荷载，所述荷载下方设有荷载托架，所述荷载托架包括与所述浴槽固定的固定架和沿竖直方向移动的顶杆，所述顶杆通过定位螺钉与所述固定架相对固定，所述顶杆能向上运动将所述荷载顶起。
5.根据权利要求4所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述顶杆的下端设有突出的卡板，所述固定架下方固定有启动开关，所述启动开关与所述试验软件系统连接，所述顶杆向上移动至极限位置时，所述卡板与所述启动开关相接触。
6.根据权利要求4所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述固定架上方固定有停止开关，所述停止开关与所述试验软件系统连接，所述荷载掉落时，所述荷载压在所述停止开关上。
7.根据权利要求4至6任一项所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述荷载包括吊在所述杠杆下方的钢珠吊盘和吊在所述钢珠吊盘下方的砝码，所述钢珠吊盘内装有钢珠。
8.根据权利要求1所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述多个样品夹具沿所述浴槽的轴向排列，所述各个样品夹具之间设有隔离板。
9.根据权利要求1所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述浴槽内设有水位传感器，所述水位传感器与补液控制单元连接，所述补液控制单元控制补液容器向所述浴槽补充液体。
10.根据权利要求1所述的耐环境应力开裂性能测试仪，其特征在于:所述性能测试仪还包括温度设置器，所述温度设置器与加热控制单元连接，所述加热控制单元控制位于所述浴槽内的加热管和搅拌器工作。
【文档编号】G01N17/00GK203705265SQ201420003916
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年1月3日 优先权日:2014年1月3日
【发明者】张鹏程, 白建颖, 陈刚, 王 琦, 张伟, 王宵, 方远远, 戚晶磊 申请人:上海勘测设计研究院