一种基于万能试验机的剪切试验装置及系统的制作方法

本发明涉及测试设备技术领域，尤其是涉及一种基于万能试验机的剪切试验装置及系统。

背景技术：

万能试验机是众多测试仪器中应用较为广泛的设备，主要用于金属、非金属材料力学性能试验，能进行拉伸、压缩、弯曲以及扭转等多种不同试验的力学试验机。

目前研究人员忽略了一些只能进行拉伸、压缩试验机的对剪切试验的需要，这就导致许多材料的剪切试验无法顺利进行而需购买新的试验机，容易造成浪费。另外，在进行实验时，很多实验机只能输出固定实验数据的曲线图，而不能输出实验需要结果，这给实验研究带来了很多的不便与麻烦。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于万能试验机的剪切试验装置及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于万能试验机的剪切试验装置，包括万能试验机，所述万能试验机包括试验机本体和在试验机本体中上下相对设置的下压头和上支撑头，还包括设置在万能试验机中的剪切试验台，所述剪切试验台包括：

主平台，设置在所述上支撑头上；

t型支撑台，设有2个，竖直对称设置在主平台上表面的两侧，用于放置剪切试块；

上顶盖，通过第一电磁铁安装在所述下压头上；

试验接头，设置在所述上顶盖的底部。

优选的，所述主平台的上表面的两侧对称设有卡槽，所述t型支撑台的底部卡接在所述卡槽中。

优选的，所述t型支撑台在沿着卡槽方向的两侧分别设有限位杆。

优选的，所述卡槽的截面形状为倒t型，所述限位杆的底部设有插板，所述插板插入所述卡槽的底部横向槽中。

优选的，所述t型支撑台包括横板和设置在横板底部中间的竖板，所述卡槽的深度与所述竖板的高度相同。

优选的，所述主平台的底部通过第二电磁铁安装在所述上支撑头上。

优选的，所述主平台的上侧设有气泡平衡仪。

优选的，所述t型支撑台的上表面为防滑平面。

优选的，所述第一电磁铁为内径与下压头外径一致的环形电磁铁。

一种采用上述基于万能试验机的剪切试验装置的试验系统，还包括数据采集模块、数据分析装置，所述数据采集模块包括设置在剪切试块上的多个剪切力数据采集传感器，所述数据分析装置与所述数据采集模块连接，所述数据分析装置中设有包括多种数据分析方法的芯片。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过在上支撑头设置具有t型支撑台的主平台，以及在下压头上通过上顶盖设置试验接头，可以有效地改变现有万能试验机的试验方式，方便实现试块的剪切力试验，对于试验机的要求低，装置组装灵活、安装便捷。

2、对剪切力试验装置试验过程中数据进行采集，再选择需要的分析方法进行分析，可以快速输出实验结果，为实验研究带来方便。

3、上顶盖通过电磁铁固定在上压头上，安装方便，同时可以保证上压头的结构不被损坏。

附图说明

图1为本发明中剪切试验台的结构示意图；

图2为本发明中剪切试验台对剪切试块进行试验时的结构示意图；

图3为本发明中剪切试验台的底部结构示意图；

图4为本发明的整体结构示意图；

图5为本发明的数据分析流程图。

图中标注：1-主平台，2-上顶盖，3-限位杆，4-插板，5-试验接头，6-第一电磁铁，7-t型支撑台，8-防滑平面，9-电磁铁开关，10-起泡平衡仪，11-剪切试块，12-第二电磁铁，13-卡槽，14-试验机本体，15-下压头，16-上支撑头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

本申请提出一种基于万能试验机的剪切试验装置，包括万能试验机，具体为微机控制电子式万能试验机，万能试验机包括试验机本体14和在试验机本体14中上下相对设置的下压头15和上支撑头16。本装置还包括设置在万能试验机中的剪切试验台，如图1～3所示，剪切试验台包括：

主平台1，设置在上支撑头16上；t型支撑台7，设有2个，竖直对称设置在主平台1上表面的两侧，用于放置剪切试块11，可以防止剪切试块11与主平台1接触；上顶盖2，通过第一电磁铁6安装在下压头15上；试验接头5，设置在上顶盖2的底部。

主平台1的上表面的两侧对称设有卡槽13，t型支撑台7的底部卡接在卡槽13中。t型支撑台7在沿着卡槽13方向的两侧分别设有限位杆3。t型支撑台7包括横板和设置在横板底部中间的竖板，卡槽13的深度与竖板的高度相同。卡槽13的截面形状为倒t型，限位杆3的底部设有插板4，插板4插入卡槽13的底部横向槽中。t型支撑台7的上表面为防滑平面8，防止剪切试块11相对滑动。

试验接头5可以根据实验的需要更换不同形状的接头，可以使应力集中或者应力分散，本实施例中，试验接头5与上顶盖2通过螺纹连接。

本实施例中，如图3所示，主平台1的底部设有凹槽，凹槽通过第二电磁铁12安装在上支撑头16上。第二电磁铁12为内径与上支撑头16外径一致的环形电磁铁，第一电磁铁6为内径与下压头15外径一致的环形电磁铁。两个电磁铁的控制部分可以设置在主平台1中，并将电磁铁开关9设置在主平台1上。

主平台1的上侧设有气泡平衡仪10，可以判断主平台1是否平衡。

剪切试验台安装时，先将主平台1安装在万能试验机的上支撑头16上，观察主平台1气泡平衡仪10的气泡是否在中间来调平；在主平台1的卡槽13上安装t型支撑台7并通过插板4把限位杆3插入卡槽13，从而锁紧t型支撑台7；在t型支撑台7上放置剪切试块11；在下压头15上安装上顶盖2，根据实验需要安装试验接头5；控制下压头15使试验接头5向下与剪切试块11接触。安装完成后，通过控制下压头15进行剪切试验。

本申请还提出一种采用上述剪切试验装置的试验系统，还包括数据采集模块、数据分析装置。数据采集模块包括设置在剪切试块11上的多个剪切力数据采集传感器，例如电阻式应变片及其数据采集电路，可以测量实验过程中剪切试块11的应力、应变值、变形值等。数据分析装置与数据采集模块连接，数据分析装置中设有包括多种数据分析方法的芯片，本实施例中，数据分析装置为计算机。

如图5所示，本系统的数据分析处理过程如下：

s1、开始进行实验，将数据采集模块的传感器安装在剪切试块11指定位置上，采集试验过程中剪切试块11的应力值、应变值、变形值等；

s2、数据分析装置对数据采集模块的数据进行识别，按照试验需要选择相应的实验数据；

s3、建立数据库，根据采集到的数据以及步骤s2选择的试验数据，建立数据库；

s4、根据实验需要选择相应的分析方法：

(1)输入判别算法：对数据库中的数据进行判别，得到实验需要的关键点的数据；具体的过程以应力值为例，本实施例中通过matlab软件实现，通过输入得到结果，σ1为t1时刻应变片测量的剪切应力，σ2为t2时刻应变片测量的剪切应力，输出的应力值σ1为试块破坏时的应力值；

(2)运用最小二乘法对实验数据进行拟合，得到实验数据拟合公式；例如建立变量σ应力与变形x的关系，通过σ＝f(x)的关系，采用线性、双曲线函数、指数函数、幂函数等进行拟合，得出相应的公式；

(3)筛选数据库数据信息，绘制实验数据曲线图；

(4)将数据库中的数据转化为.txt文档。

本试验系统可以有效的改变现有的只能进行拉伸、压缩试验机的实验方式，可以实现试验后续的数据分析过程，有效地缩短试验的时间，提高试验的效率。