一種脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法及裝置的製作方法

2024-01-26 21:38:15

專利名稱：一種脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及測試固體材料常溫或者高溫彈性模量的一種測試儀器，特別涉及一種
脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法及裝置。
背景技術：
耐火材料及其他無機非金屬材料在其彈性限度內受外力作用時產生變形，當外力
除去後，仍能恢復到原來的形狀，此時應力和應變的比值稱為其彈性模量。彈性模 量一般包括楊氏模量(E，也稱為彎曲模量)、剪切模量(G)。耐火材料彈性模量的測定方法， 一般分為靜態法(主要是靜荷重法)和動態法(主要是共振法)；靜態法為破壞性檢測，難 於重複驗證；動態法為無損檢測，可以在保證材料不受損傷的情況下快速準確地測出材料 的彈性模量。動態法是國際上廣泛使用的一種方法。
動態法測試主要分為脈衝激振法、聲頻法、聲速法。 美國標準ASTM C 885為聲頻法標準，ASTM C 1419為聲速法標準；ASTM C 1548-02、國際標準ISO 12680-1和德國DIN EN ISO 12680-1均為脈衝激振法，均推薦了楊 氏模量(E)和(或)剪切模量(G)的常溫測試裝置，對於高溫楊氏模量(E)和(或)高溫 剪切模量(G)的測試，只是在其標準中提及可以採用其方法，但未規定或提出可供實施的 高溫測試裝置和操作要領。 相關標準中對試樣支撐系統的要求是支撐系統應容許試樣自由振動，而不限制
所要求的振動模式。方法中推薦使用試樣支撐物可採用軟質或硬質材料，支撐物應具有尖
銳刀口或表面為圓柱形以用於支撐試樣。支撐方式為楊氏模量(E)採用兩條平行支撐物
支撐試樣；剪切模量(G)則以十字支撐物支撐試樣；改變材質也可用於高溫測試。 現有技術的不足之處測定楊氏模量(E)和剪切模量(G)時，要分別使用條形或十
字支撐物支撐試樣，當兩種性能都要測定時，需更換支撐物，操作繁瑣、效率低。高溫條件下
一個試樣每次只能選擇其中一種性能測試，性能測試不全面且效率低。

發明內容
本發明的目的是提供一種脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法及裝置，在 於克服現有技術在同塊試樣測兩個參數時須更換支撐裝置、操作繁瑣的不足，可同時用於 常溫或者高溫條件。 本發明的目的可以採取以下技術方案來實現所述的脈衝激振法彈性模量測試儀 的試樣支撐方法是在試樣下方設置三個支撐點，三個支撐點的位置為在距試樣長度方向 的一側設置A支撐點，在距試樣長度方向另一側設置B、 C兩個支撐點。 所述的A支撐點設置在試樣長度中心線與右側短線交點處；B、 C兩個支撐點對稱 設置在試樣長度中心線和左側短線交點兩側，右側短線與左側短線平行並與試樣長度中心 線垂直，B、 C兩個支撐點之間距離至少為試樣寬度的1/3。所述A支撐點距試樣右側端部的直線距離為試樣長度的0. 224倍；B、 C兩個支撐點處的短線與試樣長度中心線的交點到左側端部的直線距離為試樣長度的0. 224倍。
所述用於脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置包括三根支撐柱，三根支撐 柱設置在同一平面上，其中一側為一根，與A支撐點對應；另一側具有兩根支撐柱，分別與 試樣下部的B、 C支撐點對應；所述的支撐柱的頂部呈球狀，底部平整，三個支撐柱頂部與試 樣下部的支撐點對應。支撐柱的材質為硬質材料，可以是硬質合金，也可以為耐高溫陶瓷。
所述的用於脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置包括兩個支撐管、底座， 兩個支撐管分別設置在底座的兩側，在一側支撐管上環繞一條金屬絲， 一側支撐管上金屬 絲與A支撐點對應，在另一側支撐管上環繞兩條金屬絲，支撐管上的兩條金屬絲與試樣的 B、C支撐點對應。 將A支撐點及B、 C支撐點設置到與試樣端部的距離為試樣長度的0. 224倍的位 置，是由於該位置為試樣的節點位置，可使試樣受激振後完全處於自由振動狀態，從而獲得 材料的真實固有頻率。該支撐方法與標準中提及的支撐方法測試試樣的楊氏模量(E)、剪切 模量(G)數值完全一致。 本發明可同時滿足楊氏模量(E)和剪切模量(G)測試。試驗過程中不必更換支撐 裝置，在同一種支撐方式時先後測得楊氏模量(E)和剪切模量(G)，操作簡便，避免了繁瑣 操作，大幅提高了檢測效率。改變材質，該支撐方式亦可滿足高溫使用條件，操作簡單，性能 測試全面、效率高。


附圖1為試樣支撐裝置的實施例1與試樣相對位置的結構示意圖。 附圖2為試樣支撐裝置的實施例2與試樣相對位置的結構示意圖。 圖中，1、試樣，2、A支撐點，21、A支撐柱，31、B支撐點，32、C支撐點，33、B支撐柱，
34、 C支撐柱，4、右側試樣短線，5、左側試樣短線，6、試樣長度中心線，71、72、金屬絲，81、右
支撐管，82、左支撐管，9、底座。
具體實施例方式
結合附圖，說明本發明的具體實施例。 本發明所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法是在試樣1下方設置 三個支撐點，三個支撐點的位置為在距試樣長度方向一側的一端設置A支撐點2 ;在距試 樣長度方向的另一側的一端設置B、C支撐點31和32。所述的A支撐點到試樣一側端部的 距離為試樣長度的0. 224倍；B、 C兩個支撐點對稱設置在試樣長度中心線6和左側試樣短 線5交點兩側，所述試樣長度中心線6與左側試樣短線5的交點距試樣另一側端部的距離 為試樣長度的0. 224倍。同時B、C支撐點的之間的距離至少為試樣寬度的1/3 ;A支撐點2 設置在試樣試樣長度中心線6與右側試樣短線4交點處，兩條試樣短線互相平行且垂直於 長度中心線6。
實施例1 : 附圖1為試樣支撐裝置的實施例1與試樣相對位置的結構示意圖。所述用於脈衝 激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置包括三根支撐柱，三根支撐柱設置在同一平面上， 根據需要可固定在一平板上。其中一側為A支撐柱21，與A支撐點對應，另一側為B支撐柱
433、C支撐柱34兩根支撐柱，分別與試樣下部的31、32支撐點對應；所述的支撐柱的頂部呈 球狀，底部平整，三個支撐柱頂部與試樣下部的支撐點對應。支撐柱的材質為硬質材料，可 以是硬質合金，也可以為耐高溫陶瓷。立柱頂端與試樣下底面為點接觸。另一側B支撐柱 33、 C支撐柱34兩個支撐柱頂部中心點之間的距離為試樣短線5長度的2/3。
實施例2 : 附圖2為試樣支撐裝置的實施例2與試樣相對位置的結構示意圖。
所述的支撐裝置由包括左右兩個支撐管Sl、82、底座9，右支撐管81、左支撐管82 兩個支撐管分別設置在底座9的兩側，在右支撐管上環繞一條金屬絲71，在左支撐管82上 環繞兩條金屬絲72，左支撐管82上的兩條金屬絲72與試樣的B、 C支撐點對應，右支撐管 上金屬絲與A支撐點對應。左側兩金屬絲與試樣底部接觸點之間的距離為左側試樣短線5 長度的2/3。
權利要求
一種脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法，其特徵是其是在試樣下方設置三個支撐點，支撐點下部設置支撐裝置，支撐裝置與支撐點為點接觸；三個支撐點的位置為在距試樣長度方向一側設置A支撐點，在距試樣長度方向另一側設置B、C兩個支撐點，支撐點A和B、C支撐點可在試樣長度方向的兩側互換。
2. 根據權利要求1所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法，其特徵是所 述的A支撐點設置在試樣長度中心線(6)與試樣右側試樣短線(4)的交點處；B、C兩個支 撐點對稱設置在試樣長度中心線(6)和左側試樣短線(5)的交點兩側，右側試樣短線(4) 與左側試樣短線(5)相互平行且垂直於長度中心線(6)，B、C兩個支撐點的之間的距離至少 為試樣寬度的1/3。
3. 根據權利要求1所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法，其特徵是所 述A支撐點距試樣右側端部的垂直距離為試樣長度的0. 224倍；BC短線與長度中心線(6) 的交點到試樣左側端部的垂直距離為試樣長度的0. 224倍。
4. 一種用於如權利要求1所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置，其特徵 是三根支撐柱，三根支撐柱設置在同一平面上，其中一側為一根A支撐柱(21)，與A支撐 點對應；另一側具有B支撐柱(33)和C支撐柱(34)兩根支撐柱，分別與試樣下部的B、C支 撐點對應；所述的支撐柱的頂部呈球狀，底部平整，三個支撐柱頂部與試樣下部的支撐點對 應。
5. 根據權利要求4所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置，其特徵是支撐柱的材質為硬質材料，硬質合金或耐高溫陶瓷。
6. —種用於如權利要求1所述的脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置，其特徵是所述的用於脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐裝置包括左支撐管(82)、右支撐管(81)、金屬絲、底座(9)，兩個支撐管分別設置在底座(9)的兩端，在右支撐管(81)上環繞 一條金屬絲(71)，在左支撐管(82)上平行環繞兩條金屬絲(72)，右支撐管(81)上金屬絲 (71)與A支撐點(2)對應，左支撐管(82)上的兩條金屬絲(72)與試樣的B、C支撐點對應。
全文摘要
本發明公開了一種脈衝激振法彈性模量測試儀的試樣支撐方法，其是在試樣下方設置三個支撐點，支撐點下部設置支撐裝置，支撐裝置與支撐點為點接觸；三個支撐點的位置為在距試樣長度方向一側設置A支撐點，在距試樣長度方向另一側一端設置B、C兩個支撐點，支撐點A和支撐點B、C可在試樣長度方向的兩側互換。所述的支撐裝置也可包括左支撐管(81)右支撐管(82)、底座(9)以及設置在兩個支撐管上的金屬絲(71、72)。本發明的優點設在試樣下方的三點式支撐，在室溫或高溫條件下，可以在同一種支撐方式時即可同步測得楊氏模量(E)和剪切模量(G)，解決了高溫下難以實現楊氏模量和剪切模量的同步測試的難題，試驗過程中間不必更換支撐裝置，操作簡便，避免了繁瑣操作帶來的可能失誤，提高了效率。
文檔編號G01N29/22GK101696958SQ200910066230
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月23日 優先權日2009年10月23日
發明者喬愛軍, 婁海琴, 李曉睿, 李永剛, 譚麗華, 邵昕 申請人:中鋼集團洛陽耐火材料研究院有限公司;