板材纯弯曲的方法及其设备与流程

本发明涉及了一种板材纯弯曲的方法及其设备，特别是一种用于实验室或板材加工过程使用的板材纯弯曲的方法及其设备。

背景技术：

板材弯曲是日常生产实践中常用的生产过程，产品的好坏依赖于人们对板材性能特征的了解，但目前并无太好的实验装置和方法测量板材弯曲特性，尽管在实验室内人们可以通过三点弯曲等获得一些，但因为其样品上未形成足够区段的纯弯曲，其实验结果未被广泛接受，而很多材料内部的信息也不可能被有效挖掘展示出来。建立构造一段纯弯曲的加载环境是测量板材的弯曲性能的基本要求，而本装置和方法能在板材样品上实现这一要求。

技术内容

本申请的发明目的在于克服现有技术中所存在的缺点，而提供一种板材纯弯曲的方法及其设备，它可以使板材只有弯曲变形，而不存在其它变形。

为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案：

本发明的一种板材纯弯曲的方法，板材沿其长度方向依次分成左旋转臂、样品长度和右旋转臂，在上述左旋转臂的左端和右旋转臂的右端分别固定在固定支点和滑动支点上，固定支点和滑动支点在同一水平面上，左旋转臂和右旋转臂的长度相同，均为弯臂半径，其中：左旋转臂绕着固定支点逆时针旋转θ，右旋转臂在绕着滑动支点顺时针旋转θ的同时，滑动支点沿着水平面向固定支点方向无拘束地滑动，使得样品仅承受纯弯曲扭矩，其变形为纯圆弧；

本发明的一种板材纯弯曲的方法，其中：所述无拘束地滑动是指在无摩擦力和空气阻力的状态下，滑动支点沿着水平面向固定支点方向可自由滑动到任一特定位置上；

本发明的一种板材纯弯曲的设备，其中：它包括：机架、控制系统、装在固定支点上的装置和装在滑动支点上的装置，其中：所述装在固定支点上的装置固定在机架上，装在滑动支点上的装置上的装置装在机架并且沿着机架滑动，控制系统分别与装在固定支点上的装置和装在滑动支点上的装置相连；

本发明的一种板材纯弯曲的设备，其中：所述装在固定支点上的装置包括：夹盘、卡爪、卡爪套、扭矩传感器、固定支架和伺服旋转电机，在夹盘上固定有限位栓，卡爪套装在限位栓上，卡爪间形成夹持空间，在夹持空间内夹持板材的左旋转臂，卡爪的外侧为楔形，卡爪套套装在卡爪的外侧，在夹盘和卡爪套内装有张紧螺杆，伺服旋转电机的旋转轴带动夹盘在水平面上旋转，固定支架固定在机架上，夹盘装在固定支架上，扭矩传感器装在旋转轴上；

本发明的一种板材纯弯曲的设备，其中：所述装在滑动支点上的装置包括：夹盘、卡爪、卡爪套、扭矩传感器、丝杆螺母、滑轨、滑动支架、伺服移动电机、滚珠丝杆和伺服旋转电机，在夹盘上固定有限位栓，卡爪套装在限位栓上，每对卡爪间形成夹持空间，在夹持空间内夹持板材的右旋转臂，卡爪的外侧为楔形，卡爪套套装在卡爪的外侧，在夹盘和卡爪套内装有张紧螺杆，伺服旋转电机的旋转轴带动夹盘在水平面上旋转，在机架上装有滑轨，滑动支架在滑轨上滑动，夹盘装在滑动支架上，扭矩传感器装在旋转轴上，在滑动支架的一侧还装有丝杆螺母，伺服移动电机通过滚珠丝杆带动丝杆螺母沿着滑轨滑动，从而带动滑动支架沿着滑轨滑动；

本发明的一种板材纯弯曲的设备，其中：所述扭矩传感器、伺服旋转电机和伺服移动电机分别与控制系统相连；

本发明的一种板材纯弯曲的设备，其中：在夹盘和卡爪套内的相应位置上开有螺孔，张紧螺杆穿过上述螺孔，张紧螺杆在上述螺孔中的转动使卡爪的夹持空间夹紧或松开板材。

与现有的板材纯弯曲的方法及其设备相比，本发明的板材纯弯曲的方法及其设备具有以下优点：

1、本装置在样品板材上提供了纯弯矩，而使板材获得纯弯曲变形，即板材变形为纯圆弧状，对板材的变形过程进行记录，可直接获得板材的弯矩-曲率的关系；

2、本装置可直接或间接获得在任何弯角下的弹性回弹系数，即可以从弯矩-曲率曲线上获得弹性回弹系数；或者，在任何点停止加载并卸载至零弯矩时，直接获得弹性回弹系数；

3、本装置可通过加载→卸载→反加载或各种设计的加载模式对材料性能进行探讨，如：对板材的包辛格效应等进行实验研究，也可进行反复弯曲、折弯次数等实验。

附图说明

图1为在本发明板材纯弯曲的方法中，板材未弯曲之前，板材被夹持状态的示意图；

图2为在本发明板材纯弯曲的方法中，板材弯曲之后，板材被夹持状态的示意图；

图3为本发明板材纯弯曲设备的俯向示意图；

图4本发明板材纯弯曲设备的正向示意图，为了清楚起见，对图中部分零件进行剖视。

在图1至图4中，标号1为固定支点；标号2为左旋转臂；标号3为样品长度；标号4为滑动支点；标号5为左旋转臂；标号6为张紧螺杆；标号7为卡爪套；标号8为卡爪；标号9为板材；标号10为机架；标号11为限位栓；标号12为丝杆螺母；标号13为滚珠丝杆；标号14为伺服移动电机；标号15为扭矩传感器；标号16为夹盘；标号17为固定支架；标号18为旋转轴；标号19为伺服旋转电机；标号20为控制系统；标号21为滑动支架；标号22为滑轨；标号23为夹持空间。

具体实施方式

如图1和图2所示，板材9沿其长度方向依次分成左旋转臂2、样品长度3和右旋转臂5，在上述左旋转臂2的左端和右旋转臂5的右端分别固定在固定支点1和滑动支点4上，固定支点1和滑动支点4在同一水平面上，左旋转臂2和右旋转臂5的长度相同，均为弯臂半径，左旋转臂2绕着固定支点1逆时针旋转θ，右旋转臂5在绕着滑动支点4顺时针旋转θ的同时，滑动支点4在无摩擦力和空气阻力的状态下，滑动支点沿着水平面向固定支点方向可自由滑动到任一特定位置上；使得样品仅承受纯弯曲扭矩，其变形为纯圆弧。

如图3和图4所示，本发明的板材纯弯曲的设备包括：机架10、控制系统20、装在固定支点1上的装置和装在滑动支点4上的装置，装在固定支点1上的装置固定在机架10上，装在滑动支点4上的装置上的装置装在机架10并且沿着机架10滑动，控制系统20分别与装在固定支点1上的装置和装在滑动支点4上的装置相连。

装在固定支点1上的装置包括：夹盘16、卡爪8、卡爪套7、扭矩传感器15、固定支架17和伺服旋转电机19，在夹盘16上固定有限位栓11，卡爪8套装在限位栓11上，每对卡爪8间形成夹持空间23，在夹持空间23内夹持板材9的左旋转臂2，卡爪8的外侧为楔形，卡爪套7套装在卡爪8的外侧，在夹盘16和卡爪套7内的相应位置上开有螺孔，张紧螺杆6穿过上述螺孔，张紧螺杆6在上述螺孔中的转动使卡爪8的夹持空间23夹紧或松开板材9，伺服旋转电机19的旋转轴18带动夹盘16在水平面上旋转，固定支架17固定在机架10上，夹盘16装在固定支架17上，扭矩传感器15装在旋转轴18上，扭矩传感器15和伺服旋转电机19分别与控制系统20相连。

装在滑动支点4上的装置包括：夹盘16、卡爪8、卡爪套7、扭矩传感器15、丝杆螺母12、滑轨22、滑动支架21、伺服移动电机14、滚珠丝杆13和伺服旋转电机19，在夹盘16上固定有限位栓11，卡爪8套装在限位栓11上，卡爪8间形成夹持空间23，在夹持空间23内夹持板材9的右旋转臂5，卡爪8的外侧为楔形，卡爪套7套装在卡爪8的外侧，在夹盘16和卡爪套7内的相应位置上开有螺孔，张紧螺杆6穿过上述螺孔，张紧螺杆6在上述螺孔中的转动使卡爪8的夹持空间23夹紧或松开板材9，伺服旋转电机19的旋转轴18带动夹盘16在水平面上旋转，在机架10上装有滑轨22，滑动支架21在滑轨22上滑动，夹盘16装在滑动支架21上，扭矩传感器15装在旋转轴18上，在滑动支架21的一侧还装有丝杆螺母12，伺服移动电机14通过滚珠丝杆13带动丝杆螺母12沿着滑轨22滑动，从而带动滑动支架21沿着滑轨22滑动，扭矩传感器15、伺服旋转电机19和伺服移动电机14分别与控制系统20相连。

工作原理：

如图3所示，首先，扭动两端的张紧螺杆6，使两个卡爪套7向中心移动，将板材的两端分别装在卡爪8的夹持空间23内，然后，扭动两端的张紧螺杆6，使两个卡爪套7向外侧移动，将板材9的左旋转臂2和右旋转臂5被夹紧在卡爪8的夹持空间23内，板材9装好后。如图4所示，控制系统20分别向两个伺服旋转电机19发出一个信号，指示两个伺服旋转电机19分别逆时针旋转θ角度和顺时针旋转θ角度，在两个伺服旋转电机19分别逆时针和顺时针旋转的同时，控制系统20接收旋转轴18实时的旋转角度信号，通过运算后，得出滑动支架21在滑轨22上实时的移动距离，然后将上述距离发送给伺服移动电机14，伺服移动电机14通过滚珠丝杆13带动丝杆螺母12沿着滑轨22滑动，从而带动滑动支架21沿着滑轨22滑动，直到两个伺服旋转电机19完成逆时针和顺时针旋转为止。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作适当形式的修改。