静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种径向应变引伸计，具体涉及一种静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计。
【背景技术】
[0002]引伸计被广泛应用于材料性能测试及力学试验中测量试件变形，现有的应变式引伸计多数为纵向引伸计或单轴引伸计，且均限于常压环境下使用。静水压多轴加载试验中，加载腔室内为lOOMPa高液压环境下，腔室内的空间狭小，目前尚没有一种可用于高液压环境下，尺寸较小、测量试件径向变形的双轴引伸计。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于填补上述测量技术的空白，提供一种可用于静水压多轴加载试验中试件径向变形测量和应变测量的圆环式双轴径向引伸计，与传统的悬臂梁结构引伸计相比，在满足测量要求的同时具有更小的空间尺寸。
[0004]为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为:
[0005]静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计，包括固定环1，静水压多轴加载试验中的试件7置于固定环1内，第一弹性元件2、第二弹性元件3、第三弹性元件4和第四弹性元件5—端固定在固定环1内，另一端和连接杆6接触，连接杆6紧紧的顶在弹性元件与试件7之间，且连接杆6垂直接触于试件7表面;所述第一弹性元件2上表面贴有第一上表面应变计8和第二上表面应变计9，下表面贴有第一下表面应变计10和第二下表面应变计11，四个应变计组成惠斯通全桥;所述第二弹性元件3、第三弹性元件4和第四弹性元件5的结构与第一弹性元件2相同，四只弹性元件总体上呈现出圆环形，即每个弹性元件呈1/4圆弧围绕在试件7周围；第一弹性元件2和第三弹性元件4合成一组，通过应变计测量试件7径向y方向上的变形和应变，第二弹性元件3和第四弹性元件5合成为一组，通过应变计测量试件7径向X方向上的变形和应变；
[0006]所述第一弹性元件2的第一上表面应变计8和第二上表面应变计9的引线端8+、8_、9+、9_依次接到第一接线端子12的a、b、c、d端上，第一弹性元件2的第一下表面应变计10和第二下表面应变计11的引线端10+、10-、11+、11_依次接到第二接线端子13的e、f、g、h端上，第一上表面应变计8的8-端接第一下表面应变计10的10-端，第一下表面应变计10的10+端接第一上表面应变计9的9+端，第二上表面应变计9的9-端接第二下表面应变计11的11+端，第二下表面应变计11的11-端接第一上表面应变计8的8+端;第一接线端子12的a端为第一弹性元件2上表面处惠斯通电桥供电正极，c端为电桥供负极，b端为电桥输出信号正极，d端为电桥输出信号负极;第二接线端子13的e端为弹性元件下表面处惠斯通电桥供电正极，g端为电桥供负极，f端为电桥输出信号正极，h端为电桥输出信号负极。
[0007]和现有技术相比较，本发明具备如下优点:
[0008]1)本发明所设计的引伸计的所有弹性元件为1/4圆弧形状的曲梁结构，并对用于径向测量的四只弹性元件进行环形布置，使相对的两只弹性元件相组合测量试件某一个方向上的变形或应变，与传统的悬臂梁结构的引伸计相比，在具有较好的线性度和灵敏度的同时具有更小的体积，节省了静水压多轴加载试验腔室中的空间。
[0009]2)本发明所设计的引伸计不需要像常规引伸计一样借助其它元件将引伸计绑定于试件上，而是借助一根连接杆将引伸计紧紧地与试件相连接，操作方便可靠。
[0010]3)本发明所设计的弹性元件尾部的上下表面分别贴有两片应变计，组成惠斯顿全桥可消除温度引起的测量误差和静水压环境造成的应变计压力效应误差，同时增加了引伸计的输出灵敏度。本发明所设计的引伸计可测量三轴变形和应变；
[0011]4)本发明可适用于大于llOMPa的高静水压环境下的双轴变形和应变测量，试件径向变形测量灵敏度为1098με/πιπι(Χ轴)和1087με/πιπι(Υ轴)，具有结构轻巧、使用方便，灵敏度高等特点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构原理图。
[0013]图2为本发明的弹性元件的结构原理图。
[0014]图3是本发明的弹簧片应变计贴片示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0016]参照图1、图2、本发明静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计，包括固定环1，静水压多轴加载试验中的试件7置于固定环1内，第一弹性元件2、第二弹性元件3、第三弹性元件4和第四弹性元件5—端固定在固定环1内，另一端和连接杆6接触，连接杆6紧紧的顶在弹性元件与试件7之间，且连接杆6垂直接触于试件7表面;所述第一弹性元件2上表面贴有第一上表面应变计8和第二上表面应变计9，下表面贴有第一下表面应变计10和第二下表面应变计11，四个应变计组成惠斯通全桥;所述第二弹性元件3、第三弹性元件4和第四弹性元件5的结构与第一弹性元件2相同，四只弹性元件总体上呈现出圆环形，即每个弹性元件呈1/4圆弧围绕在试件7周围；第一弹性元件2和第三弹性元件4合成一组，通过应变计测量试件7径向y方向上的变形和应变，第二弹性元件3和第四弹性元件5合成为一组，通过应变计测量试件7径向X方向上的变形和应变。
[0017]参照图3，第一弹性元件2的第一上表面应变计8和第二上表面应变计9的引线端8+、8-、9+、9_依次接到第一接线端子12的a、b、c、d端上，第一弹性元件2的第一下表面应变计10和第二下表面应变计11的引线端10+、10-、11 +、11-依次接到第二接线端子13的6 4^、1!端上，第一上表面应变计8的8-端接第一下表面应变计10的10-端，第一下表面应变计10的10+端接第一上表面应变计9的9+端，第二上表面应变计9的9-端接第二下表面应变计11的11+端，第二下表面应变计11的11-端接第一上表面应变计8的8+端;第一接线端子12的a端为第一弹性元件2上表面处惠斯通电桥供电正极，c端为电桥供负极，b端为电桥输出信号正极，d端为电桥输出信号负极;第二接线端子13的e端为弹性元件下表面处惠斯通电桥供电正极，g端为电桥供负极，f端为电桥输出信号正极，h端为电桥输出信号负极。
[0018]本发明的工作原理是:将第一弹性元件2—端固定在固定环1上，另一端通过连接杆6与试件7连接。在开始测量之前，先将连接杆6轻轻顶开第一弹性元件2末端一小段，使第一弹性元件2末端对连接杆6产生微小的预压力，保证连接杆6能紧紧的贴在试件7表面。当试件7因变形而直径增大时，通过连接杆6传递给第一弹性元件2使其张开，从而在弹性元件应变计贴片处产生相应的应变。第一上表面应变计8和第二上表面应变计9测量第一弹性元件2上表面的应变，第一下表面应变计10和第二下表面应变计11测量第一弹性元件2下表面处的应变，四片应变计组成惠斯通全桥，通过测量惠斯通全桥输出即可计算出试件变形。第一弹性元件2和第三弹性元件4合成一组，将其输出结果相加即可计算出试件径向y方向上的变形和应变。第二弹性元件3和第四弹性元件5合成为一组，将其输出结果相加即可计算出试件径向X方向上的变形和应变。
【主权项】
1.静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计，其特征在于:包括固定环(1)，静水压多轴加载试验中的试件(7)置于固定环(1)内，第一弹性元件(2)、第二弹性元件(3)、第三弹性元件(4)和第四弹性元件(5)—端固定在固定环(1)内，另一端和连接杆(6)接触，连接杆(6)紧紧的顶在弹性元件与试件(7)之间，且连接杆(6)垂直接触于试件(7)表面;所述第一弹性元件(2)上表面贴有第一上表面应变计(8)和第二上表面应变计(9)，下表面贴有第一下表面应变计(10)和第二下表面应变计(11)，四个应变计组成惠斯通全桥;所述第二弹性元件(3)、第三弹性元件(4)和第四弹性元件(5)的结构与第一弹性元件(2)相同，四只弹性元件总体上呈现出圆环形，即每个弹性元件呈1/4圆弧围绕在试件(7)周围；第一弹性元件(2)和第三弹性元件(4)合成一组，通过应变计测量试件(7)径向y方向上的变形和应变，第二弹性元件(3)和第四弹性元件(5)合成为一组，通过应变计测量试件(7)径向X方向上的变形和应变； 所述第一弹性元件(2)的第一上表面应变计(8)和第二上表面应变计(9)的引线端8+、8-、9+、9_依次接到第一接线端子(12)的a、b、c、d端上，第一弹性元件(2)的第一下表面应变计(10)和第二下表面应变计(11)的引线端10+、10-、11+、11_依次接到第二接线端子(13)的e、f、g、h端上，第一上表面应变计(8)的8-端接第一下表面应变计(10)的10-端，第一下表面应变计(10)的10+端接第一上表面应变计(9)的9+端，第二上表面应变计(9)的9-端接第二下表面应变计(11)的11 +端，第二下表面应变计(11)的11 -端接第一上表面应变计(8)的8+端;第一接线端子(12)的a端为第一弹性元件(2)上表面处惠斯通电桥供电正极，c端为电桥供负极，b端为电桥输出信号正极，d端为电桥输出信号负极;第二接线端子(13)的e端为弹性元件下表面处惠斯通电桥供电正极，g端为电桥供负极，f端为电桥输出信号正极，h端为电桥输出信号负极。
【专利摘要】静水压多轴加载试验中的圆环式双轴径向引伸计，在固定环上刚性连接了四个弹性元件，弹性元件呈1/4圆弧形状环绕在试件周围，每个弹性元件通过一根连接杆与试件连接，连接杆紧紧的顶在弹性元件与试件之间；弹性元件顶部上下表面分别贴有两片应变计，四片应变计成惠斯通全桥；试件产生的径向变形通过顶杆传递给弹性元件使其弯曲，应变计测量弹性元件的应变，通过测量惠斯顿全桥输出即可计算出试件变形；该引伸计适用于静水压多轴加载试验中的高液压环境下的径向变形和应变测量，填补了高静水压环境下的应变测量技术的空白，在具有较好的线性度和灵敏度的同时具有更小的体积，为静水压多轴加载试验中狭小的试验腔室节省了空间。
【IPC分类】G01B21/32
【公开号】CN105486273
【申请号】CN201510847245
【发明人】朱建阳, 徐明龙, 冯勃
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日