一种金属构件残余拉应力模拟测试装置的制作方法

本实用新型属于金属构件残余拉应力模拟测试技术领域，尤其是涉及一种金属构件残余拉应力模拟测试装置。

背景技术：

工件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响，当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残余应力。残余应力分为残余压应力和残余拉应力两种，残余拉应力是金属构件生产过程中收到拉力而产生的，金属构件中残余拉应力的存在，会降低金属构件的强度，使金属构件的尺寸发生变化，致使金属构件产生变形。因此，残余拉应力与金属构件变形量的测量，对于减少金属结构件的变形具有非常重要的意义。但是，目前还还未出现一中结构简单、设计合理且使用操作简便的金属构件残余拉应力模拟测试装置，建立残余拉应力与金属构件变形量的关系，为通过研究残余拉应力减少金属构件的变形提供准确依据，减少金属构件的形变，提高金属构件的稳定性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、成本低，建立残余拉应力与金属构件变形量的关系，为通过研究残余拉应力减少金属构件的变形提供准确依据，减少金属构件的形变，提高金属构件的稳定性，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：包括控制模块、对金属构件夹持的夹持机构和对所述夹持机构施加残余拉应力的施拉机构，所述夹持机构包括上夹持组件和下夹持部件，所述上夹持组件包括上连接件和设置在上连接件上的上立柱，所述下夹持组件包括下连接件和设置在下连接件上的下立柱，所述上连接件和下连接件内均设置有供金属构件安装的安装槽和定位孔，所述上连接件和下连接件之间设置有齿条，所述齿条的一端滑动安装在上连接件内，所述齿条的另一端固定安装在下连接件内，所述下连接件上设置有配合齿条的锁紧机构，所述施拉机构为带动所述上夹持组件向上移动的液压机构，所述控制模块包括控制器，所述控制器的输入端接有拉力传感器和激光测距传感器，所述液压机构由所述控制器控制。

上述的一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：所述液压机构包括液压缸和一端伸出液压缸的活塞杆，所述活塞杆的伸出端设置有上安装板，所述上安装板与上立柱固定连接。

上述的一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：所述控制器的输出端接有控制为液压缸的有杆腔注油的第一电磁阀和控制为液压缸的无杆腔注油的第二电磁阀。

上述的一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：所述控制器的输入端接有开始按键和停止按键。

上述的一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：所述齿条的数量为两个，两个对称安装在金属构件的两侧。

上述的一种金属构件残余拉应力模拟测试装置，其特征在于：所述锁紧机构包括对称设置在下连接件上且与两个齿条配合的左锁紧机构和右锁紧机构，所述左锁紧机构和右锁紧机构的结构相同，且所述左锁紧机构和右锁紧机构均包括安装在下连接件上的U形板、穿设在U形板中的齿轴和套设在齿轴上且与齿条上的锯齿配合锁紧的齿钩，所述齿钩的底部设置有弹簧，所述下连接件上设置有供弹簧一端安装的固定板。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的夹持机构包括上连接件和下连接件，通过上连接件和下连接件供金属构件安装，且能对金属构件进行定位，便于将施拉机构的力传递至金属构件上，对金属构件施加残余拉应力，便于对金属构件变形量进行分析，以减少金属构件变形。

2、所采用的下连接件上设置有锁紧机构，是为了残余拉应力加载时，锁紧机构与齿条啮合，形成自锁，从而保证金属构件的残余拉应力不卸载，从而能使残余拉应力准确的加载在金属构件上。

3、所采用的施拉机构为液压机构，通过液压机构带动上连接件向远离下连接件的方向移动，从而实现对金属构件在残余拉应力的加载，在残余拉应力的加载过程中，通过拉力传感器对残余拉应力的加载量进行检测，同时激光测距传感器对金属构件变形量进行检测，从而获得残余拉应力与金属构件变形量的关系，为通过研究残余拉应力减少金属构件的变形提供准确依据。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且使用操作简便、成本低，建立残余拉应力与金属构件变形量的关系，为通过研究残余拉应力减少金属构件的变形提供准确依据，减少金属构件的形变，提高金属构件的稳定性，实用性强。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型夹持机构的结构示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明:

1—上立柱； 2—第一螺钉； 3—上连接件；

4—第二螺钉； 5—下立柱； 6—下连接件；

7—锁紧机构； 7-1—齿钩； 7-2—齿轴；

7-3—弹簧； 7-4—固定板； 7-5—U形板；

8—齿条； 9—金属构件； 10—上安装板；

11—活塞杆； 12—液压缸； 13—底板；

15—控制器； 16—开始按键； 17—停止按键；

18—拉力传感器； 19—激光测距传感器； 22—第一电磁阀；

23—第二电磁阀。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括控制模块、对金属构件9夹持的夹持机构和对所述夹持机构施加残余拉应力的施拉机构，所述夹持机构包括上夹持组件和下夹持部件，所述上夹持组件包括上连接件3和设置在上连接件3上的上立柱1，所述下夹持组件包括下连接件6和设置在下连接件6 上的下立柱5，所述上连接件3和下连接件6内均设置有供金属构件9安装的安装槽和定位孔，所述上连接件3和下连接件6之间设置有齿条8，所述齿条8的一端滑动安装在上连接件3内，所述齿条8的另一端固定安装在下连接件6内，所述下连接件6上设置有配合齿条8的锁紧机构7，所述施拉机构为带动所述上夹持组件向上移动的液压机构，所述控制模块包括控制器 15，所述控制器15的输入端接有拉力传感器18和激光测距传感器19，所述液压机构由所述控制器15控制。

本实施例中，所述控制器15为51单片机。

本实施例中，拉力传感器18为IDK1CXL-102拉力传感器，激光测距传感器19为A1-5激光测距传感器。

本实施例中，所述液压机构包括液压缸12和一端伸出液压缸12的活塞杆11，所述活塞杆11的伸出端设置有上安装板10，所述上安装板10与上立柱1固定连接。

本实施例中，所述控制器15的输出端接有控制为液压缸12的有杆腔注油的第一电磁阀22和控制为液压缸12的无杆腔注油的第二电磁阀23。

本实施例中，所述控制器15的输入端接有开始按键16和停止按键17。

本实施例中，所述齿条8的数量为两个，两个对称安装在金属构件9的两侧。

本实施例中，所述锁紧机构7包括对称设置在下连接件6上且与两个齿条8配合的左锁紧机构和右锁紧机构，所述左锁紧机构和右锁紧机构的结构相同，且所述左锁紧机构和右锁紧机构均包括安装在下连接件6上的U形板 7-5、穿设在U形板7-5中的齿轴7-2和套设在齿轴7-2上且与齿条8上的锯齿配合锁紧的齿钩7-1，所述齿钩7-1的底部设置有弹簧7-3，所述下连接件 6上设置有供弹簧7-3一端安装的固定板7-4。

本实施例中，所述下立柱5的底部设置有底板13。

本实用新型具体实施时，首先，测试者将金属构件9安装在上连接件 3和下连接件6之间，并将金属构件9的一端与上连接件3之间通过第一螺钉2固定连接，金属构件9的另一端与下连接件6之间通过第二螺钉4 固定连接，实现对金属构件9的定位；然后操作开始按键16，控制器15 控制第一电磁阀22打开，为液压缸12的有杆腔供液压油，推动活塞杆11 向远离上立柱1的方向移动，在活塞杆11向上移动的过程中，活塞杆11 通过上连接板10带动上立柱1和上连接件3向上移动，下连接件6不发生移动，从而对金属构件9施加残余拉应力模拟加载，在上连接件3带动金属构件9一端向上移动时，齿钩7-1卡在齿条8上而锁紧，从而保证对金属构件9施加残余拉应力模拟加载量保持不变。在对金属构件9残余拉应力模拟加载的过程中，拉力传感器18对残余拉应力模拟加载量进行实时检测，并将检测到的残余拉应力模拟加载量发送至控制器15，同时，激光测距传感器19对上连接件3和下连接件6之间的间距进行检测，并将检测到的上连接件3和下连接件6之间的间距发送至控制器15，控制器 15经过处理得到上连接件3和下连接件6之间的间距的改变量即对金属构件9进行残余拉应力模拟加载中金属构件9的变形量，从而获得残余拉应力与金属构件变形量的关系，为通过研究残余拉应力减少金属构件的变形提供准确依据。

当测试完毕之后，操作停止按键17，控制器15控制第二电磁阀23 打开，为液压缸12的无杆腔供液压油，推动活塞杆11向靠近上立柱1的方向移动，在活塞杆11向下移动的过程中，手动操作齿钩7-1远离齿条8，活塞杆11通过上连接板10带动上立柱1和上连接件3向下移动，使夹持机构恢复初始状态，便于下一次测试。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。