一種高應變率下pvb材料的拉伸試驗裝置的製作方法
2023-05-30 16:31:16
專利名稱：一種高應變率下pvb材料的拉伸試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到PVB材料的拉伸試驗裝置，特別涉及到高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置。
背景技術：
PVB聚乙烯醇縮丁醛的簡稱，是一種多用途的樹脂。多年來，憑藉其出色的透光性和粘接性，PVB材料已經成為夾層聚合物，尤其是汽車夾層擋風玻璃的首選對像。美國高速公路安全管理局(NHTSA)制定的Standard205第五章「玻璃材料」中,將乘員(行人)保護列為了擋風玻璃設計和製造的最終目的，並規定乘用車上必須使用夾層安全玻璃作為風擋玻璃。全世界每年關於汽車的交通事故造成很多死亡。例如2008年美國5094人被報導死於人車碰撞事故,與其相比同年中國25308人在人車碰撞事故中死亡。而導致人車碰撞事故中行人死亡的一個很重要因素便是行人頭部與風擋玻璃相碰撞。因此，在碰撞安全中擋風玻璃是一個極其重要的車輛部件。在擋風玻璃中作為一個能量吸收夾層材料，PVB的力學特性應該受到深入的研究，特別是在高速碰撞情況下。PVB是一種粘彈性材料，對應變率等因素非常敏感。儘管PVB作為一種擋風玻璃夾層材料已經超過七十多年，但迄今為止針對於PVB材料力學特性的研究卻很少，而且沒有涉及到高應變率下的動態力學性能。由於缺乏可靠的實驗數據來源，研究人員在對PVB夾層玻璃進行分析研究時，無論是本構模型描述或者數值模擬都未取得很好的效果。在PVB 夾層玻璃高速碰撞研究中，PVB材料在高應變率下的拉伸力學性能是一個需要考慮的重要因素，而如何獲得這一參數一直困擾著研究人員。本實用新型通過動力驅動機構提供動力源，帶動傳動軸轉動，當轉速穩定後離合器吸合帶動捲筒高速轉動，回收牽引繩，並帶動試樣夾具在導軌上直線運動，從而實現高應變率下的PVB材料拉伸試驗。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術存在的上述不足，提供一種高應變率下PVB 材料的拉伸試驗裝置，使拉伸試驗的應變率達到IO2^O4S'且成本較低，具體技術方案如下。一種高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，包括基座、捲筒、牽引繩、導軌、一對試樣夾具、傳動軸、軸承座、變速箱傳動軸和離合器；所述導軌和軸承支架安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導軌一端的固定夾具和一個能在牽引繩帶動下在所述導軌上移動的可移動夾具，導軌的另一端設有當試樣被可移動夾具拉斷後減緩可移動夾具移動的緩衝器，固定夾具上還安裝有用於實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，捲筒通過捲筒傳動軸安裝在軸承座上，捲筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用於提供動力源的動力驅動機構連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與捲筒連接。上述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，捲筒與傳動軸通過花鍵連接。[0008]上述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，所述動力驅動機構包括電機和變速箱，變速箱輸出軸與變速箱傳動軸之間通過帶傳動進行動力傳送，變速箱傳動軸安裝在軸承座上。上述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，所述導軌通過立柱安裝在基座上。上述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，牽引繩由細鋼絲構成。上述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，還包括用於制動使捲筒停止轉動的剎車裝置。上述拉伸試驗裝置的試驗方法，具體是將試樣安裝在固定夾具和可移動夾具之間，電機經過變速箱變速後，通過帶傳動帶動變速箱傳動軸轉動，當轉速穩定後，離合器吸合，帶動捲筒傳動軸轉動，捲筒傳動軸帶動捲筒轉動並開始回收牽引繩，從而拉動可移動夾具在導軌上運動；當試樣被拉斷後，離合器分離，剎車裝置開始制動使捲筒停止轉動；利用距離測量傳感器實時測量試樣拉伸的距離，從而計算出拉伸試樣的應變。上述方法中，在拉伸過程中通過調速電機輸出轉速，然後通過變速箱變速後帶動捲筒回收牽引繩，把旋轉運動變成移動夾具的直線運動。轉速與夾具直線運動速度的轉換按照如下公式來計算V=2 nr/60,其中V為夾具直線運動速度單位為m/s, n為捲筒轉速,單位為r/min ； r為捲筒半徑，單位為m。應變率e的計算按如下公式進行計算e =1000V/L，其中e為應變率，單位為/S—1，V為夾具移動速度，單位為m/s，L為樣件測試長度，單位為mm，樣件尺寸按照 IS0_37-2005標準製作；當r=0. 2m, L=IOmm,捲筒轉速為50轉/分鐘時，移動夾具的直線運動速度為I. 05m/S，此時的應變率為I. 05 X IO2S'當r=0. 2m，L=IOmm,捲筒轉速為4800轉 /分鐘時，移動夾具的直線運動速度為100. 48m/S，此時的應變率為LO(MSXK)4S'在拉伸過程中，關鍵的是控制變速箱輸出的轉速，便能把應變率控制在 Io2S-1^ioV 範圍內。與現有技術相比，本實用新型提供的裝置結構簡單，操作方便，採用了上述的技術方案，通過動力驅動機構帶動捲筒高速旋轉，捲筒回收牽引繩拉動其中一個試樣夾具，把旋轉運動轉變成夾具在導軌上的直線運行，而另外一個夾具固定在導軌的末端不動，從而對試樣進行拉伸試驗。通過控制變速箱的輸出轉速，可進行高應變率下PVB材料進行拉伸試驗，使拉伸試驗的應變率達到IO2^O4S'且成本較低。
圖I為本實用新型裝置的示意圖。
具體實施方案以上內容已經對本實用新型做了清楚完整的說明，下面將結合附圖對本實用新型的實施作進一步的詳細描述。如圖1，一種高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，包括基座I、捲筒4、牽引繩11、 導軌17、一對試樣夾具(12、15)、捲筒傳動軸3、變速箱傳動軸7、軸承座5和離合器6 ;所述導軌和軸承支架(圖中略)安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導軌一端的固定夾具15和一個能在牽引繩帶動下在所述導軌上移動的可移動夾具12，導軌的另一端設有當試樣被可移動夾具拉斷後減緩可移動夾具移動的緩衝器，固定夾具上還安裝有用於實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，捲筒通過捲筒傳動軸安裝在軸承座上，捲筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用於提供動力源的動力驅動機構連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與捲筒連接。拉伸試驗過程中，試樣16安裝在固定夾具15和可移動夾具12之間，電機經過變速箱變速後，通過帶傳動帶動變速箱傳動軸轉動，當轉速穩定後，離合器6吸合，帶動捲筒傳動軸3轉動，捲筒傳動軸3帶動捲筒4轉動並開始回收牽弓I繩11,從而拉動可移動夾具12 在導軌17上運動，其中捲筒4與捲筒傳動軸3通過花鍵連接，可更換不同直徑的捲筒。當試驗被拉斷後，離合器6分離，剎車裝置2開始制動使捲筒傳動軸3及捲筒4停止轉動。通過控制變速箱的輸出轉速，可進行高應變率下PVB材料進行拉伸試驗，使拉伸試驗的應變率達到IO2S-1IO4S'且成本較低。表I是本實用新型對PVb材料的拉伸實驗測試結果。表 I
權利要求1.一種高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵在於包括基座、捲筒、牽引繩、導軌、一對試樣夾具、傳動軸、軸承座、變速箱傳動軸和離合器；所述導軌和軸承支架安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導軌一端的固定夾具和一個能在牽引繩帶動下在所述導軌上移動的可移動夾具，導軌的另一端設有當試樣被可移動夾具拉斷後減緩可移動夾具移動的緩衝器，固定夾具上還安裝有用於實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，捲筒通過捲筒傳動軸安裝在軸承座上，捲筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用於提供動力源的動力驅動機構連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與捲筒連接。
2.根據權利要求I所述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵是捲筒與傳動軸通過花鍵連接。
3.根據權利要求I所述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵是所述動力驅動機構包括電機和變速箱，變速箱輸出軸與變速箱傳動軸之間通過帶傳動進行動力傳送，變速箱傳動軸安裝在軸承座上。
4.根據權利要求I所述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵是所述導軌通過立柱安裝在基座上。
5.根據權利要求I所述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵是牽引繩由細鋼絲構成。
6.根據權利要求f5任一項所述的高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特徵在於還包括用於制動使捲筒停止轉動的剎車裝置。
專利摘要本實用新型公開了高應變率下PVB材料的拉伸試驗裝置及實驗方法，試驗裝置包括基座、軸承支架、捲筒、牽引繩、立柱、緩衝器、導軌、測距傳感器、試樣夾具、傳動軸、軸承座、離合器、剎車裝置、動力驅動機構；實驗方法通過動力驅動機構提供高速轉動的動力源，帶動傳動軸轉動，當轉速穩定後離合器吸合帶動捲筒轉動回收牽引繩，並帶動試樣夾具在導軌上直線運動，當試樣被拉斷後，離合器分離，剎車裝置開始制動使捲筒停止轉動；本實用新型可以低成本的實現高應變率下PVB材料的拉伸試驗。
文檔編號G01N3/08GK202305329SQ20112036011
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者楊忠高, 臧孟炎 申請人:華南理工大學