应变测试的验证装置的制作方法

本发明涉及测量设备技术领域，特别是涉及一种应变测试的验证装置。

背景技术：

应变的测试方法很多，其中常用的方法是电阻应变片测量方法。该方法是用应变敏感元件即电阻应变片，测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。

然而，电阻应变片测量的结果，与应变片的粘贴水平有较大的关系，应用该方法得到测试结果后，无法验证其准确性。特别是对从业人员进行培训时，无法根据测试结果判断从业人员粘贴的应变片是否标准。

因此，如何设计一种应变测试的验证装置，能够对电阻应变片测量结果进行验证，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种应变测试的验证装置，该验证装置能够对电阻应变片测量结果进行验证，为研究电阻应变法测应变提供了技术支持。

为解决上述技术问题，本发明提供一种应变测试的验证装置，包括试件、拉力加载单元、拉力测量单元和基座；

所述试件的一端固定于所述基座，所述试件的另一端连接所述拉力加载单元；

所述拉力加载单元用于对所述试件施加拉力；

所述拉力测量单元用于测量所述拉力加载单元对所述试件施加的拉力大小。

本发明提供的应变测试的验证装置，在现场应用时，先在试件表面的合适位置粘贴应变片，再通过拉力加载单元对试件施加拉力，之后，通过与应变片相连接的测量仪器测得试件承受拉力后产生的应变；拉力加载单元对试件施加的拉力大小可通过拉力测量单元测量得到，试件的相关参数即弹性模量、几何参数可事先获取，这样，能够计算出试件承受拉力后产生的应变，将该计算得到的应变与前述应变片测量法测得的应变相比较，即可验证应变片法测试的准确性，为研究应变片法测应变提供了基础；另外，由于该验证装置能够验证应变片法测试的准确性，所以还可以用于从业人员的培训，根据从业人员粘贴应变片测得的应变与应用该验证装置计算得出的应变相对比，可作为从业人员应变片粘贴是否标准的参考。

可选的，所述拉力加载单元包括基架、丝杠、转换组件和驱动件；

所述丝杠的一端穿过所述基架的螺纹孔，并通过所述转换组件与所述试件连接；

所述驱动件用于带动所述丝杠旋转；

所述转换组件能够将所述丝杠的旋转运动转化为直线运动，以对所述试件施加拉力。

可选的，所述驱动件为设于所述丝杠的另一端的手轮。

可选的，所述转换组件包括连接轴、连接套、轴承及转换接头；

所述连接轴的一端与所述丝杠固接，所述连接轴的另一端与所述轴承的内圈间隙配合；

所述轴承的外圈与所述连接套的一端过盈配合，所述连接套的另一端与所述转换接头固接，所述转换接头与所述试件连接。

可选的，所述拉力加载单元包括与所述试件连接的转换接头、拉绳、卷轴和电机；

所述拉绳缠绕于所述卷轴，其一端与所述转换接头连接，其另一端与所述电机连接；所述电机能够拉动所述拉绳。

可选的，所述拉力加载单元还包括支撑座和固定于所述支撑座的卷轴支撑件；所述电机安装于所述支撑座；所述卷轴支撑件用于支撑所述卷轴。可选的，所述拉力测量单元设于所述转换接头与所述试件之间。

可选的，所述拉力测量单元包括拉力传感器，其两端通过紧固件分别与所述转换接头、所述试件连接。

可选的，还包括工作台，所述基座和所述拉力加载单元均安装于所述工作台。

可选的，所述工作台上还设有位移测量单元，其用于测量所述试件被所述拉力加载单元拉动时的位移量。

可选的，所述位移测量单元包括：

连接杆，其一端与所述工作台固接；

位移传感器，其设于所述连接杆的另一端，且与所述试件相接触。

可选的，所述试件与所述拉力加载单元连接的一端具有凸出部，所述凸出部具有与所述拉力加载单元施加的拉力方向垂直的表面，所述位移传感器与所述表面相接触。

附图说明

图1为本发明所提供应变测试的验证装置的一种具体实施例的结构示意图；

图2为图1所示应变测试的验证装置的另一角度的视图；

图3为图1中试件、拉力测量单元、位移测量单元及拉力加载单元连接处的局部放大图；

图4为图1中拉力测量单元与拉力加载单元连接处的剖面示意图；

图5为本发明所述提供应变测试的验证装置的另一种具体实施例的结构示意图。

附图标记说明：

试件100，凸出部101；

工作台10，拉力加载单元20，基架21，丝杠22，连接轴23，轴承24，连接套25，转换接头26，手轮27，拉绳28，卷轴29，电机230，支撑座231，卷轴支撑件232，拉力测量单元30，基座40，位移测量单元50，连接杆51，位移传感器52。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供应变测试的验证装置的一种具体实施例的结构示意图；图2为图1所示应变测试的验证装置的另一角度的视图。

该实施例中，应变测试的验证装置包括试件100、拉力加载单元20、拉力测量单元30和基座40。

其中，试件100的一端固定于基座40，试件100的另一端连接拉力加载单元20。

拉力加载单元20能够对试件100施加拉力，以使试件100产生变形。

拉力测量单元30能够对拉力加载单元20对试件100施加的拉力大小进行测量。

该应变测试的验证装置，在现场应用时，先在试件100表面的合适位置粘贴应变片，再通过拉力加载单元20对试件100施加拉力，之后，通过与应变片相连接的测量仪器即能测得试件100承受拉力后产生的应变；此过程中，拉力加载单元20对试件100施加的拉力大小可通过拉力测量单元测量30得到，试件100的相关参数，即弹性模量、表征横截面的几何参数均可事先获取，这样就能够根据试件100受到的拉力、试件100的弹性模量、截面积计算得到试件100承受拉力后产生的应变；将计算得到的应变与前述应变片测量法测得的应变相比较，即可验证应变片法测试的准确性，为研究电阻应变法测应变提供技术支持。

另外，由于该验证装置能够验证应变片法测试的准确性，所以还能够用于对从业人员的培训，根据从业人员粘贴应变片测得的应变与应用该验证装置计算得出的应变相对比，可作为从业人员应变片粘贴是否标准的参考。

需要说明的是，该验证装置中，由于需要根据试件100承受的拉力及试件100的截面积、试件100的弹性模量来计算试件100的形变，所以，通常选用的试件100，其主体应当为规则形状。

具体的方案中，拉力加载单元20包括基架21、丝杠22、转换组件和驱动件。

其中，丝杠22的一端穿过基架21的螺纹孔，并通过转换组件与试件100相连接；驱动件能够带动丝杠22旋转；转换组件能够将丝杠22的旋转运动转化为直线运动，以对试件100施加拉力。

施加拉力时，通过驱动件带动丝杠22旋转，由于丝杠22与基架21的螺纹孔配合，所以丝杠22在旋转的同时也做直线运动，以图1和图2所示视角，应当使丝杠22在旋转的同时向右移动，设于试件100和丝杠22之间的转换组件将丝杠22的旋转运动转化为直线运动，拉动试件100向右移动。也就是说，转换组件的作用在于确保试件100只做直线移动，而不会随丝杠22旋转。

请一并参考图3和图4；图3为图1中试件、拉力测量单元、位移测量单元及拉力加载单元连接处的局部放大图；图4为图1中拉力测量单元与拉力加载单元连接处的剖面示意图。

具体地，前述转换组件包括连接轴23、轴承24、连接套25及转换接头26。

其中，连接轴23的一端与丝杠22固接，两者可采用螺纹连接，连接处通过螺母的配合来固定，连接轴23的另一端与轴承24的内圈间隙配合，轴承24的外圈与连接套25的一端过盈配合，这样，连接轴23随丝杠22一起旋转和做直线运动，通过轴承24的设置，连接套25随连接轴23只做直线运动；连接套25的另一端与转换接头26固接，两者也可采用螺纹连接的方式，转换接头26再与试件100连接。

具体的方案中，驱动件可设为与丝杠22端部连接的手轮27，通过转动手轮27带动丝杠22旋转。当然，实际中也可采用机械驱动或电驱动的方式来带动丝杠22旋转。

具体的方案中，将拉力测量单元30设置于转换接头26与试件100之间，既便于对试件100承受的拉力进行测量，也可确保拉力测量单元30只做直线运动，避免拉力测量单元30旋转，提高测量的准确性。

当然，实际中，也可将拉力测量单元30设置在其他合适的位置，只要能够准确测量试件100承受的拉力即可。

具体地，拉力测量单元30可选用拉力传感器，既简便又可靠。当然，也可选用其他形式的测力仪器。

具体地，拉力传感器与转换接头26通过螺纹连接，依靠螺母实现固定，拉力传感器与试件100也可通过螺纹连接，依靠螺母实现固定的方式。当然实际中也可采用其他可靠的连接方式。

设置时，可根据实际需求来调整基架21与基座40之间的距离，以确保拉力加载单元20能够与试件100连接，并对试件100施加拉力。

为确保对试件100施加拉力的过程中，各相关部件的稳定性，减小误差，还可设置工作台10，将固定试件100的基座40与拉力加载单元20的基架21固设于工作台10上。

其中，基座40与工作台10、基架21与工作台10均采用可拆卸连接的固定方式，以方便根据试件100的不同来调整两者的相对位置。

具体地，基座40、基架21均可采用螺栓与工作台10相对固定。

进一步的方案中，该验证装置还可在工作台10上设置位移测量单元50，这样，在试件100承受拉力的过程中，还可通过位移测量单元50测得试件100因承受拉力产生的位移量，即试件100的形变量，计算试件100的形变量与试件100的整体长度的比值即可得到试件100的应变，通过应变片法测量得到的应变也可与该计算方式得到的应变进行比较，与前述通过拉力、截面积和弹性模量计算得到的应变相结合，能更好地对应变片法测试的准确性进行验证。

具体的方案中，位移测量单元50包括连接杆51和位移传感器52；其中，连接杆51的一端固设于工作台10，另一端安装位移传感器52，位移传感器52能够与试件100相接触，以实现测量试件100位移量的目的。

具体地，连接杆51可以通过螺纹连接的方式与工作台10固定，方便可靠。

具体地，在连接杆51安装位移传感器52的一端开设有通孔，将位移传感器52安装于该通孔内，通过螺栓固定。

需要说明的是，实际操作中，应当根据试件100的材料特性，选择合适的拉力大小，以保证试件100在承受拉力后产生的形变量在位移传感器52的测量范围内。

为便于位移传感器52的测量及试件100与前述拉力传感器的连接，可以在试件100的端部设置凸出部101，该凸出部101具有与拉力加载单元20施加拉力方向垂直的表面，通过调整连接杆51与工作台10的相对位置，使位移传感器52与该表面相接触。

另外，为方便试件100与基座40的固接，试件100与基座40连接的一端也可设置与凸出部101相类似的安装座结构，为操作方便可靠，试件100与基座40可采用螺纹连接、螺母固定的方式。

为减小对测试结果的影响，试件100两端的凸出部101、安装座尺寸应当在一定程度上大于试件100主体的截面尺寸。

下面以试件100主体的横截面呈矩形为例，说明该验证装置的应用。

其中，试件100的弹性模量为E，矩形截面的长度为h，宽度为b。

先在试件100的表面粘贴应变片，优选将应变片粘贴在试件100较宽的表面上；接着，转动手轮27，通过丝杠22与基架21的螺纹孔的配合，丝杠22在旋转的同时向右直线移动，与丝杠22固接的连接轴23随丝杠22一起旋转并向右直线移动，通过连接轴23与连接套25之间的轴承24作用，连接套25随连接轴23只向右做直线移动，经过转换接头26、拉力传感器的传递，实现对试件100施加拉力的作用。

对试件100施加拉力后，可通过与应变片连接的测量仪器测得试件100承受拉力作用后产生的应变，该应变即为通过应变片法测得的应变，为方便后续描述，将其记为μ_待验。

通过拉力传感器测得的拉力可计算出试件100承受拉力作用后产生的应变，设拉力传感器测得的拉力为F，根据公式μ＝F/(b*h)/E可计算得到试件100产生的应变，将其记为μ₁；

通过位移传感器52测得的位移量也可计算出试件100承受拉力作用后产生的应变，设位移传感器52测得的位移量为△L，试件100主体(即横截面呈矩形的部分)的长度为L，根据公式μ＝△L/L可计算得到试件100产生的应变，将其记为μ₂；

将μ_待验与μ₁、μ₂对比分析，即可验证采用应变片法测试应变的准确性。

此外，在前述方式的基础上，还可在试件100上另外粘贴一高精度应变片，该高精度应变片可由专业的应变片工程师进行粘贴，通过该高精度应变片测得的应变μ₃也与μ_待验、μ₁、μ₂相比较，以更好地对应变片法测试的准确性进行验证，并为研究电阻应变法测应变提供更可靠的技术支持。

应当理解，该高精度应变片与前述粘贴的普通应变片的受力方向需要保持一致。

请参考图5，图5为本发明所述提供应变测试的验证装置的另一种具体实施例的结构示意图。

该实施例的验证装置与前述实施例相比，区别在于：拉力加载单元20的结构不同。

如图5所示，该方案中，拉力加载单元20包括与试件100连接的转换接头26、拉绳28、卷轴29和电机230。

其中，拉绳28缠绕于卷轴29，其一端与转换接头26连接，其另一端与电机230连接；电机230能够拉动拉绳28。

施加拉力时，通过电机230拉动拉绳28，拉绳28拉动转换接头26，从而对试件100施加拉力。

具体地，拉力加载单元20还包括支撑座231和固定于支撑座231的卷轴支撑件232；电机230安装于支撑座231；卷轴支撑件232用于支撑卷轴29。

这样，拉力加载单元20的各部件可以集成于支撑座231，便于整体移动和安装。

另外，若布置方便，卷轴29也可采用吊挂的方式安装。

该方案中，验证装置的其他具体结构均可参考前述第一实施例，这里不再赘述。

以上对本发明所提供的应变测试的验证装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。