一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩实验装置及方法与流程

本发明属于高低温环境的弹性材料伸长和回缩实验的领域，用于在高低温自然环境中和环境试验箱内测量高低温环境下弹性材料的伸长与回缩性能，具体涉及一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩实验装置及方法。

背景技术：

随着飞机等高低温特殊温度环境下装备的进一步发展，对常见弹性材料如橡胶等的温度弹性测量需求进一步增加，但目前对弹性材料进行伸长回缩测量性能测量的实验装置尚未出现。

发明专利cn108279162a提出一种橡胶密封圈压力加载装置及压力加载方法，使用套筒进行橡胶压力加载，但是无法进行拉伸和回弹实验；实用新型专利cn206876517u提出了一种橡胶回弹性测量仪，但仅能对回弹性能进行测量，无法兼容延伸性能测量。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩量实验装置及其使用方法，使用同一装置实现对弹性材料伸长和回缩的试验。

本发明的技术方案是：一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩实验装置，其特征在于：包括测量框架、上梁夹具、下梁夹具、温度计挂钩、温度计、砝码和底座；所述底座固定于所述测量框架底部，用于支撑和固定整个装置；所述测量框架为立式矩形框架结构，包括上梁、侧梁和可拆卸下梁；所述测量框架顶部为水平设置的上梁，两侧为竖直设置的两个侧梁；两个所述侧梁在相对位置设置有台阶，所述可拆卸下梁通过螺钉水平固定于两个所述侧梁之间的台阶的下表面；

所述上梁夹具通过螺钉和螺帽固定于所述上梁的下方，用于固定试件的一端，所述下梁夹具设置于上梁夹具的正下方，用于固定试件的另一端；进行回缩试验时，将所述下梁夹具固定于所述可拆卸下梁的上方；进行伸长试验时，将所述可拆卸下梁拆除，将所述砝码通过吊环螺钉固定于所述下梁夹具的下方；

所述测量框架的侧梁上设置有温度计挂钩，用于悬挂温度计。

本发明的进一步技术方案是：所述上梁夹具和下梁夹具均为对夹式夹具，通过夹具螺钉对试件进行紧固。

本发明的进一步技术方案是：所述测量框架内安装多个一一对应安装的所述上梁夹具和所述下梁夹具，能够同时完成多个试件的实验。

本发明的进一步技术方案是：所述测量框架和底座均为方管。

一种使用所述实验装置进行回缩试验的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：将所述实验装置放置于设定的实验环境温度中，使用螺钉将所述可拆卸下梁安装到所述测量框架的台阶下表面上；

步骤二：使用螺钉、螺钉垫圈、螺帽将所述上梁夹具和下梁夹具分别安装到所述上梁和可拆卸下梁上，并将所述温度计挂在温度计挂钩上；

步骤三：在试件中段的工作区画出两条距离为l的平行标线，l作为标距，测量试件标距内的厚度；

步骤四：在5s内将试件的所述标距拉伸至l的145％-155％后松开，使用所述上梁夹具将试件悬挂在所述实验装置上，所述上梁夹具通过夹具螺钉夹紧试件位于上端的标线，使试件在自由状态下静置5min；

步骤五：在试件的工作区重新确认两条所述标线距离为l1，所述下梁夹具通过夹具螺钉夹紧试件位于下端的标线，同时通过调节所述下梁夹具和可拆卸下梁之间的螺钉，使试件达到所需的伸长量，记录两条所述标线距离为l2，使试件在实验环境温度下静置10min；

步骤六：记录实验环境温度t，同时记录时间，使试件在实验环境温度下静置15min；

步骤七：在实验环境温度中，拆除所述下梁夹具，等待试件自然回弹，15min后测量两条所述标线距离为l3，同时记录数据；

步骤八：室温下静置试件后保存并整理数据，拆除上梁夹具，清理干净并涂防锈油，完成实验。

一种使用所述实验装置进行伸长试验的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：将所述实验装置放置于设定的实验环境温度中，将所述可拆卸下梁从测量框架上拆除；

步骤二：使用螺钉、螺钉垫圈、螺帽将所述上梁夹具安装到所述上梁上，并将所述温度计挂在温度计挂钩上；

步骤三：在试件中段的工作区画出两条距离为l的平行标线，l作为标距，测量试件标距内的厚度；

步骤四：在5s内将试件的所述标距拉伸至l的145％-155％后松开，使用所述上梁夹具将试件悬挂在所述实验装置上，所述上梁夹具通过夹具螺钉夹紧试件位于上端的标线，使试件在自由状态下静置5min；

步骤五：在试件的工作区重新确认两条所述标线距离为l1，所述下梁夹具通过夹具螺钉夹紧试件位于下端的标线，通过吊环螺钉将重量m的砝码悬挂于所述下梁夹具上；使试件两条所述标线距离l1拉伸至原长度的145％-155％，静置5min，记录两条所述标线距离为l4，使试件在实验环境温度下静置10min；

步骤六：记录实验环境温度t，同时记录时间，使试件在实验环境温度下静置15min；

步骤七：在实验环境温度中测量两条所述标线距离为l5并记录；

步骤八：室温下静置试件后保存并整理数据，拆除上、下梁夹具，清理干净并涂防锈油，完成实验。

有益效果

本发明的有益效果在于：本发明利用测量框架，将试件在自然环境温度和高、低温等不同温度情况下的进行加载伸长和回缩实验，可以同时进行一批多个试件的实验，通过更换少量部件实现拉伸实验和伸长回缩实验两种弹性件性能测试；本发明结构简单、部件少，作为纯机械装置，不受高低温工况影响，能够避免试样装置本身在温度变换的情况下的误差，可以在不同环境下保持良好的加载能力，有较好的实验精度、稳定性和可靠性。

本发明实验装置的方法中限定的温度，能够保证实验温度的稳定性，不会因温差造成误差影响；在实验方法步骤中限定“在5s内将试件的所述标距拉伸至l的145％-155％后松开”，在短时间内将试件拉伸并回弹，能够保证试见内部状态恢复到原状态。上梁和上梁夹具之间、可拆卸下梁和下梁夹具之间通过螺钉和螺帽连接，在保证机械连接的同时，还能够通过调整螺钉对试件的两条所述标线距离进行微调。

附图说明

图1是实验装置回缩实验状态主体示意图；

图2是实验装置拉伸实验状态主体示意图；

图3是实验装置回缩实验状态整体示意图；

图4是实验装置拉伸实验状态整体示意图；

附图标记说明：1.上梁，2.螺钉垫圈，3.m5六角螺钉，4.螺帽，5.上梁夹具，6.夹具螺钉，7.测量框架，8.试件，9.可拆卸下梁，10.下梁夹具，11.m5拆卸螺钉，12.温度计挂钩，13.温度计，14.砝码，15.底座，16.带环下夹具。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩实验装置包括上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，夹具螺钉6，测量框架7，试件8，可拆卸下梁9，下梁夹具10，m5拆卸螺钉11，温度计挂钩12，温度计13，砝码14，底座15，带环下夹具16，带环下夹具16是在下梁夹具10的底部安装了吊环螺钉。

本发明提出的实验装置有两种实验状态。

回缩实验时，实验装置包括上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，夹具螺钉6，测量框架7，试件8，可拆卸下梁9，下梁夹具10，m5拆卸螺钉11，温度计挂钩12，温度计13，底座15；

伸长实验时，实验装置包括上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，夹具螺钉6，测量框架7，试件8，温度计挂钩12，温度计13，砝码14，底座15，带环下夹具16。

实施例一：本实施例是一种用于高低温环境的弹性材料回缩测量装置；

参阅图1、3，一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩量测量装置，处于回缩实验状态时，包括上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，夹具螺钉6，测量框架7，试件8，可拆卸下梁9，下梁夹具10，m5拆卸螺钉11，温度计挂钩12，温度计13，底座15。上梁1，测量框架7,可拆卸下梁9，底座15均为20mm方管，上梁1长300mm，沿中线每隔75mm竖直开直径为5mm的通孔，上梁1均布有3个竖直通孔，每个通孔均通过螺钉垫圈2与螺帽4装有对应m5六角螺钉3，螺钉垫圈2内径为7mm，外径为10mm，m5六角螺钉3长40mm，上梁夹具5与下梁夹具10均为对夹式夹具，可以通过夹具螺钉6调整上梁夹具5与下梁夹具10的开合来固定试件，上梁1上有m5螺纹孔，夹具非试件端有对应m5六角螺钉2的螺纹孔，用于固定在对应梁上的m5六角螺钉2上；测量框架高500mm，宽300mm，结构均由20mm方管焊接成，试件8为实验用弹性件，截面与试件形状根据实验要求与材料特性选择，在实施时选择100mm*5mm*3mm的长条试件，在试件中间画有间距为40mm的测量标线，由上梁夹具5和下梁夹具10夹紧两端伸长并固定；可拆卸下梁9长300mm，沿中线每隔75mm竖直开直径为5mm的通孔，均布有3个竖直通孔，每个通孔均通过螺钉垫圈2与螺帽4装有对应m5六角螺钉3，可拆卸下梁9由m5拆卸螺钉11固定在测量框架侧梁上设置的台阶面上；温度计挂钩12在测量框架的侧面，温度计13为测量温度区间的高精度温度计(如常温实验使用水银温度计，低温实验使用酒精温度计或红水温度计)，挂在挂钩12上，底座15为垂直于测量框架平面的300mm长20方管，焊接在测量框架的底部两侧支撑和固定整个测量装置。

回缩试验具体实施步骤为：

1.将实验装置安放在实验环境(自然环境或高低温试验箱中)，使用m5拆卸螺钉将可拆卸下梁安装到测量框架上；

2.使用m5六角螺钉和螺钉垫圈、螺帽将上梁夹具与下梁夹具安装到上下梁上，并将温度计挂在温度计挂钩上；

3.在试件中段的工作区画出两条距离为(40.0±0.5)mm的平行标线，测量试样标距内的厚度；

4.在5s内将试样拉伸至原标距的145％-155％后松开，使用上梁夹具将试样悬挂在实验装置上，使上梁夹具对准上标线，使试样在自由状态下停放5min；

5.在试样的工作区重新确认标线距离l1，按下标线把下夹具固定在试件上，将下夹具固定在实验装置的下梁上，调节六角螺钉，使试件达到所需的伸长量，记录标距l2，使试样在固定环境温度下静置10min；

6.记录实验环境温度t，使试样在固定环境温度下静置15min，从移入环境温度时开始计；

7.在实验环境温度下取下下夹具等待使试件自然回弹，15min后读出此时标距l3并记录；

8.室温下静置试样后保存并整理数据，除去夹具，清理干净并涂防锈油，完成实验。

实施例二：本实施例是一种用于高低温环境的弹性材料伸长测量装置；

参阅图2、4，一种用于高低温环境的弹性材料伸长回缩量测量装置，处于拉伸实验状态时，包括上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，夹具螺钉6，测量框架7，试件8，温度计挂钩12，温度计13，砝码14，底座15，带环下夹具16。上梁1，测量框架7，底座15均为20mm方管；上梁1，螺钉垫圈2，m5六角螺钉3，螺帽4，上梁夹具5，测量框架7，温度计挂钩12，温度计13，底座15等结构的安装结构与所述实验装置的回缩测量状态时相同，试件8为实验用弹性件，截面与试件形状根据实验要求与材料特性选择，在实施时选择100mm*5mm*3mm的长条试件，在试件中间画有间距为40mm的测量标线，由上梁夹具5和带环下夹具16夹紧两端并固定在上梁上，带环下夹具16与上梁夹具4结构相同，下方通过吊环螺钉悬挂砝码，砝码14为带钩砝码，挂载在带环下夹具的钩环上。

伸长试验具体实施步骤为：

1.将实验装置安放在实验环境(自然环境或高低温试验箱中)，拆除m5拆卸螺钉，将可拆卸下梁从测量框架上卸除；

2.使用m5六角螺钉和螺钉垫圈、螺帽将上梁夹具安装到上梁上，并将温度计挂在温度计挂钩上；

3.在试件中段的工作区画出两条距离为(40.0±0.5)mm的平行标线，测量试样标距内的厚度；

4.在5s内将试样拉伸至原标距的145％-155％后松开，使用上梁夹具将试样悬挂在实验装置上，使上梁夹具对准上标线，使试样在自由状态下停放5min；

5.在试样的工作区重新确认标线距离l1，按下标线把带环下夹具固定在试样上，在带环下夹具上悬挂合适的砝码负荷m，使试样拉伸至原长度的145％-155％，静置5min，记录标距l4，使试样在固定环境温度下静置10min；

6.记录实验环境温度t，使试样在固定环境温度下静置15min，从移入环境温度时开始计；

7.在实验环境温度读出此时标距l5并记录；

8.室温下静置试样后保存并整理数据，除去夹具，清理干净并涂防锈油，完成实验。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。