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海綿壓縮變形試驗機的主要構造包括哪些部分?

2024/12/13
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  1. 加載系統(tǒng)
    1. 液壓加載裝置
      1. 對于一些大型或需要高壓力測試的海綿壓縮變形試驗機,液壓加載系統(tǒng)是常用的方式。它主要由液壓泵、液壓缸、液壓閥等部件組成。液壓泵將液壓油輸送到液壓缸,通過液壓閥控制油液的流量和方向,從而使液壓缸的活塞產生壓力,作用在海綿試樣上。這種加載方式可以提供較大且穩(wěn)定的壓力,壓力范圍可以從幾 kN 到數百 kN 不等,能夠滿足不同硬度和厚度海綿的測試需求。
      2. 例如,在測試高密度工業(yè)海綿的壓縮性能時,液壓加載系統(tǒng)可以精確地施加較大的壓力,模擬海綿在實際使用過程中可能承受的重載情況。
    2. 氣壓加載裝置
      1. 氣壓加載系統(tǒng)相對液壓系統(tǒng)較為簡單,主要由空氣壓縮機、氣缸、氣閥等組成。空氣壓縮機產生壓縮空氣,通過氣閥將空氣輸送到氣缸,推動活塞對海綿試樣施加壓力。氣壓加載的優(yōu)點是壓力變化相對比較平緩,適合模擬一些較為溫和的壓縮環(huán)境。其壓力范圍一般在幾十 N 到數千 N 之間,適用于對壓力要求不是特別高的海綿測試,如一些用于包裝或輕型家居用品的海綿。
      2. 例如,在測試用于禮品包裝的海綿的壓縮變形時,氣壓加載裝置可以在較低的壓力下進行測試,同時也便于快速調整壓力大小。
    3. 試樣夾具
      1. 上下夾具板
        1. 夾具通常包括上下兩塊平板,一般采用金屬材料制成,如不銹鋼或硬質鋁合金。平板的表面需要平整光滑,以確保海綿試樣在測試過程中能夠均勻受力。夾具板的尺寸要根據試樣的大小來設計,一般有多種規(guī)格可供選擇,例如可以固定邊長為 50mm - 200mm 的方形海綿試樣或直徑為 50mm - 150mm 的圓形海綿試樣。
        2. 為了防止海綿在測試過程中滑動,夾具板的表面可能會有一些防滑紋路或者采用特殊的涂層處理。在一些高精度的試驗機中,夾具板還會配備微調裝置,用于精確調整上下夾具之間的平行度,保證海綿在壓縮過程中各處的受力均勻一致。
      2. 夾緊機構
        1. 夾緊機構用于固定海綿試樣,使其在測試過程中不會發(fā)生位移。常見的夾緊方式有螺栓緊固、氣動夾緊和液壓夾緊等。螺栓緊固方式是通過旋轉夾具板周圍的螺栓,使上下夾具板緊密貼合海綿試樣,這種方式操作簡單,但夾緊力的均勻性可能稍差。氣動夾緊是利用壓縮空氣推動夾具板上的夾緊裝置,能夠快速、均勻地夾緊海綿,而且夾緊力可以通過調節(jié)氣壓進行控制。液壓夾緊則類似于液壓加載系統(tǒng),通過液壓油的壓力來夾緊試樣,夾緊力較大且穩(wěn)定。
      3. 位移傳感器
        1. 線性位移傳感器(LVDT)
          1. LVDT 是一種常用的位移測量傳感器,它主要由一個初級線圈、兩個次級線圈和一個可移動的鐵芯組成。當鐵芯隨著海綿試樣的壓縮而移動時,會改變初次級線圈之間的互感,從而產生與位移成比例的電信號。這種傳感器的優(yōu)點是精度高、線性度好、可靠性強,能夠精確測量海綿在壓縮過程中的微小位移變化。其測量精度可以達到 ±0.01mm 甚至更高,能夠滿足對海綿壓縮變形高精度測量的要求。
          2. 例如,在測試薄型海綿或對壓縮變形精度要求極高的醫(yī)用海綿時,LVDT 可以準確地捕捉海綿厚度的微小變化,為分析海綿的彈性恢復性能等提供精確的數據。
        2. 光柵位移傳感器
          1. 光柵位移傳感器是利用光柵條紋的莫爾條紋現象來測量位移。它由光源、光柵尺光電探測器組成。當海綿被壓縮導致光柵尺移動時,光電探測器會檢測到莫爾條紋的變化,并將其轉換為電信號來確定位移量。光柵位移傳感器的分辨率高,抗干擾能力強,能夠在復雜的環(huán)境下準確測量位移。其分辨率可以達到微米級,適用于對海綿壓縮變形測量精度要求極高的場合。
        3. 控制和數據處理系統(tǒng)
          1. 控制器
            1. 控制器是整個試驗機的核心控制部件,它通常包括一個微處理器可編程邏輯控制器(PLC)。通過控制器,用戶可以設置試驗的各種參數,如加載速度、最大加載力、保持時間等??刂破髂軌蚋鶕O定的參數控制加載系統(tǒng)的動作,例如按照一定的速率增加或減小壓力,并且可以實時監(jiān)測加載力和位移等數據。它還可以實現自動化測試流程,如自動完成多次循環(huán)加載 - 卸載試驗,減少人工操作誤差。
          2. 數據采集單元
            1. 數據采集單元負責采集位移傳感器和力傳感器(如果有)傳來的模擬信號,并將其轉換為數字信號,以便計算機進行處理。數據采集單元的采樣頻率可以根據試驗要求進行設置,一般在每秒幾十次到數千次不等。較高的采樣頻率可以更準確地捕捉海綿在壓縮過程中的動態(tài)變化,例如在測試海綿的動態(tài)彈性模量時,需要較高的采樣頻率來記錄海綿在快速壓縮和恢復過程中的力 - 位移數據。
          3. 計算機軟件
            1. 配套的計算機軟件用于進一步的數據處理和分析。它可以將采集到的數據以直觀的圖表形式顯示,如繪制力 - 位移曲線、壓縮變形率 - 時間曲線等。軟件還可以根據用戶設定的計算公式自動計算出海綿的各種性能參數,如壓縮強度、彈性模量、壓縮永久變形率等。此外,軟件還具備數據存儲、打印報告等功能,方便用戶對試驗結果進行記錄和管理。

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