【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于應(yīng)力應(yīng)變的加載與測(cè)量，尤其涉及一種小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置及應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、目前，隨著物理學(xué)、光學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和材料學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，應(yīng)變測(cè)量技術(shù)向著以下幾個(gè)方向突破：微小化和智能化：隨著電子元器件的微型化和集成化，小型化、低功耗和智能化已成為該技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。(1)多參數(shù)測(cè)量：為了回答更多復(fù)雜的問題，該技術(shù)將需要同時(shí)測(cè)量多個(gè)參數(shù)，例如溫度、壓力、濕度等，并確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性。(2)大數(shù)據(jù)分析：采集的數(shù)據(jù)量逐漸增加，如何處理和分析大量數(shù)據(jù)是該技術(shù)的一個(gè)重要方向，利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以獲取更為準(zhǔn)確的結(jié)果和更為可靠的預(yù)測(cè)。(3)新型材料應(yīng)用：新型材料(如納米材料，碳纖維等)用于傳感器材料的研究和應(yīng)用，可以大大提高其靈敏度和耐用度。
2、現(xiàn)有技術(shù)是一種十通道有機(jī)材料自動(dòng)化應(yīng)力/應(yīng)變加載與監(jiān)測(cè)裝置，涉及材料檢測(cè)裝置
，具體涉及一種十通道有機(jī)材料自動(dòng)化應(yīng)力/應(yīng)變加載與監(jiān)測(cè)裝置。一次性可開展發(fā)試件的同時(shí)獨(dú)立的控制與加載，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)力、應(yīng)變的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為有機(jī)材料在長(zhǎng)期應(yīng)力加載條件下的服役行為的評(píng)估提供一種高效可靠的技術(shù)手段。該裝置包括主機(jī)架，所述主機(jī)架用于承載應(yīng)力加載，包括支撐箱體、支撐架和上蓋體，所述支撐箱體上設(shè)置有加載工位，分兩排設(shè)置，每排設(shè)置有五個(gè)加載軸；主機(jī)架能夠承受10軸應(yīng)力同時(shí)加載條件下的最大應(yīng)力加載而不產(chǎn)生影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的變形。所述加載軸上安裝有夾具，其中夾具包括壓縮夾具和拉伸夾具，可以進(jìn)行替換使用，所述夾具上連接有伺服電機(jī)系統(tǒng)，所述伺服電機(jī)系
3、該裝置還包括電控系統(tǒng)，所述電控系統(tǒng)的各軸加載系統(tǒng)作為獨(dú)立單元，它們之間的通信采用profinet?tcp/ip總線接入計(jì)算機(jī)。變形測(cè)量的量和力傳感器測(cè)得的值，接入到plc控制器，再由其轉(zhuǎn)換后送到計(jì)算機(jī)，擬采用具有高可靠性的德國(guó)西門子plc控制核心，主機(jī)操作、加載系統(tǒng)、變形測(cè)量系統(tǒng)、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)均以plc為核心。所述的10軸伺服電機(jī)加載系統(tǒng)，每軸可以獨(dú)立控制，最大試驗(yàn)力不小于4kn，試驗(yàn)力的應(yīng)力控制精度±0.5％以內(nèi)，伺服電機(jī)采用剎車型伺服電機(jī)，設(shè)備工作時(shí)是剎車的，只有調(diào)整力值時(shí)才松開剎車，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣保證了試驗(yàn)力的平穩(wěn)，又保證試驗(yàn)力不會(huì)因短時(shí)停電而產(chǎn)生變化；伺服電機(jī)加載系統(tǒng)的精密減速機(jī)，采用精密型伺服電機(jī)專用減速機(jī)，要求精度高、背隙小，保證傳動(dòng)精確、平穩(wěn)；伺服電機(jī)加載系統(tǒng)的電動(dòng)缸內(nèi)置滾珠絲桿副，傳動(dòng)效率高，精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)；伺服電機(jī)加載系統(tǒng)的力傳感器的試驗(yàn)力的測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)0.5級(jí)，試驗(yàn)力示值相對(duì)誤差在±0.5％以內(nèi)。拉伸夾具采用卡口結(jié)構(gòu)，使用時(shí)先把對(duì)開卡環(huán)卡到拉伸試樣上，再一起放入夾具內(nèi)；所述的壓縮夾具采用反向架形式，其優(yōu)點(diǎn)是上下接頭施加的是拉力(與拉伸試驗(yàn)相同)，作用到試樣上的是壓力。變形測(cè)量傳感器采用光柵型傳感器。變形測(cè)量采用雙傳感器測(cè)量，它們的平均值作為試樣的變形量。
4、通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：現(xiàn)有技術(shù)主要針對(duì)宏觀材料老化問題，實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)化變應(yīng)力加載和長(zhǎng)期應(yīng)力加載與監(jiān)測(cè)。沒有考慮溫濕度數(shù)據(jù)的記錄和影響的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置及應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法。
2、本專利技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，包括：
3、上位機(jī)，用于顯示測(cè)量與控制結(jié)果及通過usb發(fā)送控制命令和接收數(shù)據(jù)的作用；上位機(jī)的主界面如圖1所示。點(diǎn)擊主界面的設(shè)置按鈕，會(huì)自動(dòng)彈出圖2界面，在此界面可選擇rs232的通信端口，通過轉(zhuǎn)換可實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的usb通信，同時(shí)在此界面還可以設(shè)置數(shù)據(jù)文件的保存路徑；各測(cè)量值均可選擇動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試兩種模式，一旦應(yīng)變啟用且在動(dòng)態(tài)測(cè)試模式下，則拉力和位移測(cè)量自動(dòng)切換為動(dòng)態(tài)測(cè)試；如果拉力啟用，在動(dòng)態(tài)模式下可設(shè)置拉力最小值和拉力最大值，則位移測(cè)量模塊自動(dòng)切換到位移棄用模式，只顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值；如果位移啟用，在動(dòng)態(tài)模式下可設(shè)置位移最小值和位移最大值，則拉力測(cè)量模塊自動(dòng)切換到拉力棄用模式，只顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值；一旦應(yīng)變啟用且在靜態(tài)測(cè)試模式下，則拉力和位移測(cè)量自動(dòng)切換為靜態(tài)測(cè)試；如果拉力啟用，在動(dòng)態(tài)模式下可設(shè)置拉力設(shè)定值，則位移測(cè)量模塊自動(dòng)切換到位移棄用模式，只顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值；如果位移啟用，在靜態(tài)模式下可設(shè)置位移設(shè)定值，則拉力測(cè)量模塊自動(dòng)切換到拉力棄用模式，只顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值；應(yīng)變測(cè)量可同時(shí)滿足四通道的測(cè)量，同時(shí)接收四個(gè)應(yīng)變傳感器的數(shù)據(jù)；記錄儀可以分別或同時(shí)對(duì)濕度和溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試和靜態(tài)測(cè)試，在動(dòng)態(tài)模式下可設(shè)置溫度、濕度的最小值和溫度、濕度的最大值，溫度、濕度的設(shè)定值自動(dòng)失效，在靜態(tài)模式下可設(shè)置溫度、濕度的設(shè)定值，溫度、濕度的最大值與最小值自動(dòng)失效；如果溫度、濕度棄用，則只顯示實(shí)時(shí)測(cè)量值。當(dāng)主界面左下角“開始”按鈕按下后，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試過程，上位機(jī)向下位機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，固態(tài)繼電器發(fā)送控制信號(hào)。
4、下位機(jī)，用于接收上位機(jī)命令、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、運(yùn)行pid控制算法、向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)和向應(yīng)力應(yīng)變加載裝置發(fā)送控制信號(hào)。下位機(jī)的主要電路圖如圖3所示，總共由8個(gè)部分組成，分別是主控芯片stm32單片機(jī)、6個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、限位開關(guān)、加熱與加濕控制、溫濕度傳感、usb通信、電源管理、顯示與聲音，功能與作用分別如下：
5、stm32單片機(jī)：用于數(shù)據(jù)與命令的收發(fā)，運(yùn)行pid控制算法；
6、6個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：三維座標(biāo)對(duì)加載器位置的控制縱向兩個(gè)，左右和前后方向各一個(gè)、拉力加載1個(gè)，留一個(gè)備用；
7、限位開關(guān)；限制加載器在三維空間中的最大移動(dòng)范圍，以免損壞設(shè)備；
8、加熱與加濕控制：為測(cè)試材料提供設(shè)定的環(huán)境變量；
9、溫濕度傳感：檢測(cè)檢驗(yàn)環(huán)境變量的準(zhǔn)確性與可靠性，同時(shí)為控制算法提供計(jì)算依據(jù)；
10、usb通信：通過ch340芯片，轉(zhuǎn)換為rs232通信，建立上位機(jī)與下位機(jī)的通信；
11、電源管理：實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和過壓保護(hù)，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源；
12、顯示與聲音：顯示各參數(shù)的預(yù)設(shè)值和實(shí)時(shí)測(cè)量值，發(fā)現(xiàn)異常或測(cè)試完畢，通過聲音提示。
13、應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，用于應(yīng)變傳感檢測(cè)以及溫、濕度傳感器檢測(cè)到環(huán)境參數(shù)后，將輸出的模擬信號(hào)經(jīng)adc轉(zhuǎn)換后發(fā)送至單片機(jī)，經(jīng)處理后再由下位機(jī)的控制信號(hào)模塊發(fā)出控制信號(hào)，形成閉環(huán)的反饋機(jī)制，具體流程如圖4所示。當(dāng)下位機(jī)接收到上位機(jī)發(fā)送的控制參數(shù)后，結(jié)合adc的數(shù)據(jù)，運(yùn)行pid控制算法，并將運(yùn)算結(jié)果發(fā)送給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，固態(tài)繼電器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、加熱、加濕器按照設(shè)定參數(shù)工作，如果需要低溫，必須通過外部冷卻裝置配合使用。當(dāng)電機(jī)接收到轉(zhuǎn)動(dòng)命令后，可分別實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，通過圖5中的移動(dòng)端2形本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述上位機(jī)是由高級(jí)語(yǔ)言編寫的圖形化人機(jī)交互操作界面。
3.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述下位機(jī)由微處理器、顯示器、鍵盤、ADC、報(bào)警電路和電源電路組成。
4.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述應(yīng)力應(yīng)變加載裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、微型力敏傳感器、固態(tài)繼電器、加熱器與加濕器、溫度傳感器、濕度傳感器、多路應(yīng)變傳感器和信號(hào)處理模塊組成。
5.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的所有零部件都安裝在一個(gè)雙U形底座上，其中，電機(jī)安裝板、固定端、帶通線孔密封板、底板、第一標(biāo)準(zhǔn)件卡槽、第一標(biāo)準(zhǔn)件固定螺孔、螺紋桿通孔、光桿通、側(cè)面密封板固定螺栓孔、電機(jī)固定螺孔、電機(jī)安裝通孔；
6.如權(quán)利要求5所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)成多種形式，微型力敏傳感器最左端是帶4頭絲杠螺桿和一個(gè)法蘭的57步進(jìn)電機(jī)，法蘭安裝在移動(dòng)端2的法蘭安裝通孔處。p>
7.一種基于權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法，其特征在于，所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法包括以下步驟：
8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求7所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述處理器執(zhí)行權(quán)利要求7所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法。
10.一種信息數(shù)據(jù)處理終端，其特征在于，所述信息數(shù)據(jù)處理終端用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7所述小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的應(yīng)力應(yīng)變檢測(cè)方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述上位機(jī)是由高級(jí)語(yǔ)言編寫的圖形化人機(jī)交互操作界面。
3.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述下位機(jī)由微處理器、顯示器、鍵盤、adc、報(bào)警電路和電源電路組成。
4.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述應(yīng)力應(yīng)變加載裝置由電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、微型力敏傳感器、固態(tài)繼電器、加熱器與加濕器、溫度傳感器、濕度傳感器、多路應(yīng)變傳感器和信號(hào)處理模塊組成。
5.如權(quán)利要求1所述的小型應(yīng)力應(yīng)變加載裝置，其特征在于，所述應(yīng)力應(yīng)變加載裝置的所有零部件都安裝在一個(gè)雙u形底座上，其中，電機(jī)安裝板、固定端、帶通線孔密封板、底板、第一標(biāo)準(zhǔn)件卡槽、第一標(biāo)準(zhǔn)件固定螺孔、螺紋桿通孔、光桿通、側(cè)面密封板固定螺栓孔、電機(jī)固定螺孔、電機(jī)安裝通孔；
6.如權(quán)利要求5所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭富中，唐智超，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：成都信息工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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