專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料力學(xué)及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體涉及一種薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高分子復(fù)合織物薄膜材料輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐化學(xué)、耐久性而在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，如建筑膜結(jié)構(gòu)、航空飛艇、航天降落傘或軟式著陸系統(tǒng)等?？椢锉∧ひ话阌谢己屯繉訕?gòu)成，基布由高分子材料抽絲合成纖維，然后織成布，在建筑領(lǐng)域主要有聚酯纖維、玻璃纖維等，在航空航天領(lǐng)域主要有聚酯纖維、芳綸纖維、尼龍纖維等，涂層主要有聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯，采用涂層或?qū)雍?，層合或涂層的基底還有其它化學(xué)膠體。 因此，織物薄膜材料具有復(fù)雜的力學(xué)行為特征，表現(xiàn)為材料非線性、非彈性、各向異性、粘彈性、雙向性等。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于膜材的主要力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)應(yīng)用依據(jù)主要來(lái)源于單向試驗(yàn)，近年有開(kāi)展膜材雙向力學(xué)行為的試驗(yàn)、分析研究，并取得了重要進(jìn)展和研究成果。拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)一般有氣壓、液壓、電機(jī)及對(duì)應(yīng)電控和傳感系統(tǒng)。氣壓的缸大、壓力小，需要?dú)鈮涸创笮涂諌簷C(jī)；電機(jī)與絲杠配合設(shè)計(jì)，步進(jìn)電機(jī)可實(shí)現(xiàn)較高精度與較大拉力；液壓具有缸小、拉力大、響應(yīng)快、精度高，但無(wú)特定針對(duì)薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的液壓電控加載系統(tǒng)，一般通用性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室液壓電控加載如MTS等十分復(fù)雜、昂貴。經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，陳務(wù)軍著的“膜結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)”中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005. 3.介紹膜材參數(shù)、撕裂試驗(yàn)方法、充氣囊雙軸測(cè)試方法；陳務(wù)軍、付功義著的“膜結(jié)構(gòu)多功能試驗(yàn)儀” ZL20041006758.7研制了膜結(jié)構(gòu)多功能試驗(yàn)儀，采用絲杠和聯(lián)桿機(jī)構(gòu)加載，加載比例受限制和精度低；劉文彬、于敬海、吳健生著的“薄膜材料雙軸拉伸試驗(yàn)”工程力學(xué)，1998，152 =138-145研制了充氣雙軸試驗(yàn)裝置，采用光柵測(cè)量測(cè)大應(yīng)變，并進(jìn)行了膜材料特性試驗(yàn)分析；陳魯、李陽(yáng)、張其林、楊宗林著的“膜結(jié)構(gòu)雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的研制與開(kāi)發(fā)”科學(xué)技術(shù)與工程，2006,61 :17-23研制介紹了膜結(jié)構(gòu)雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)，采用電機(jī)作為動(dòng)力，連接絲杠、力傳感器、位移傳感器等實(shí)現(xiàn)雙向加載與控制；李陽(yáng)著的“建筑膜材料和膜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究與應(yīng)用”同濟(jì)大學(xué)博士學(xué)位論文，2007. 8研究了雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)，定制了加載譜和試驗(yàn)方法；孫偉、何小元、胥明、羅斌著的“數(shù)字圖像相關(guān)方法在膜材拉伸試驗(yàn)中的應(yīng)用，，工程力學(xué)，2007，242 :34-39采用了數(shù)字相關(guān)方法進(jìn)行雙軸拉伸試驗(yàn)的應(yīng)變場(chǎng)測(cè)試分析，專(zhuān)用試驗(yàn)系統(tǒng)，十字型試件肢寬200mm ；羅斌著的“張拉膜結(jié)構(gòu)的非線性分析和織物膜材的拉伸試驗(yàn)研究”東南大學(xué)博士學(xué)位論文，2003. 9研究了膜結(jié)構(gòu)的找形、載荷與裁剪非線性分析方法，并進(jìn)行了雙軸拉伸試驗(yàn)研究；易紅雷、丁辛、陳守輝著的“建筑膜材料雙軸向拉伸彈性常數(shù)的估算方法”工程力學(xué)，2006,2310 :180-184研究了膜材單向、雙向拉伸試驗(yàn)彈性常數(shù)的計(jì)算方法；倪靜著的“PVC膜材料的雙軸拉伸試驗(yàn)研究及其工程應(yīng)用”上海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008. 1利用ZwiCk/ROCell-Z010/TH2A進(jìn)行了多工況雙軸試驗(yàn)和參數(shù)分析， 該試驗(yàn)機(jī)為兩個(gè)單軸試驗(yàn)機(jī)垂直組合并定制加載譜而成，最大拉力10kN，試件十字臂寬僅 60mmo

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有簡(jiǎn)易雙軸試驗(yàn)裝置或通用試驗(yàn)加載系統(tǒng)的不足，提供一種薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)，具有拉力大、精度高、控制響應(yīng)快、簡(jiǎn)單、專(zhuān)用、可移動(dòng)、獨(dú)立使用，可用于建筑膜材試驗(yàn)、飛艇蒙皮試驗(yàn)等薄膜復(fù)合材料雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括低壓過(guò)濾器、液壓泵、電機(jī)、單向閥、壓力傳感器、截止閥、儲(chǔ)能器、電磁卸荷閥、比例溢流閥、節(jié)流閥、電磁換向閥、四個(gè)伺服液壓缸、拉壓力傳感器、位移傳感器、機(jī)械夾具、過(guò)濾器、冷卻器、電磁水閥、油箱和單向截流閥，其特征在于四個(gè)伺服液壓缸與對(duì)應(yīng)的位移傳感器、拉壓力傳感器和機(jī)械夾具依次串聯(lián)，油箱的輸出口依次與低壓過(guò)濾器、液壓泵、電機(jī)和單向閥相連并由比例溢流閥旁路供油，電磁卸荷閥依次與冷卻器、過(guò)濾器和油箱的輸入口相連實(shí)現(xiàn)回油，每個(gè)伺服液壓缸的進(jìn)油腔依次與壓力傳感器、截止閥、儲(chǔ)能器、節(jié)流閥和電磁換向閥相連實(shí)現(xiàn)供油，每個(gè)伺服液壓缸的回油腔通過(guò)回油管路回至油箱形成一個(gè)循環(huán)油路，單向截流閥設(shè)置于在壓力傳感器前端進(jìn)油管。所述的四個(gè)伺服液壓缸正交布置成四個(gè)加載端。所述的油路有兩個(gè)油箱及供油系統(tǒng)形成兩個(gè)獨(dú)立加載液壓回路。本發(fā)明充分利用伺服液壓缸、電動(dòng)機(jī)、比例溢流閥等各種閥的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)新型薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)拉力大、精度高、控制響應(yīng)快、簡(jiǎn)單、專(zhuān)用、可移動(dòng)，可應(yīng)用于單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)、雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)等。在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中，無(wú)特定針對(duì)薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的液壓電控加載系統(tǒng)，也沒(méi)有同時(shí)實(shí)現(xiàn)單雙軸加載的系統(tǒng)，同時(shí)一般通用性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)室液壓電控加載十分復(fù)雜、昂貴。


圖1為薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)圖；圖中1低壓過(guò)濾器、2液壓泵、3電機(jī)、4單向閥、5壓力傳感器、6截止閥、7儲(chǔ)能器、 8電磁卸荷閥、9比例溢流閥、10節(jié)流閥、11電磁換向閥、12伺服液壓缸、13拉壓力傳感器、 14位移傳感器、15機(jī)械夾具、16過(guò)濾器、17冷卻器、18油箱、19單向截流閥。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括低壓過(guò)濾器1、液壓泵2、電機(jī)3、單向閥4、壓力傳感器 5、截止閥6、儲(chǔ)能7器、電磁卸荷閥8、比例溢流閥9、節(jié)流閥10、電磁換向閥11、伺服液壓缸 12、拉壓力傳感器13、位移傳感器14、機(jī)械夾具15、過(guò)濾器16、冷卻器17、油箱18、單向截流閥19，其中四個(gè)伺服液壓缸12正交布置成四個(gè)加載端，每個(gè)伺服液壓缸12連位移傳感器 14、連拉壓力傳感器13，再連機(jī)械夾具15，伺服液壓缸12進(jìn)油腔和回油腔分別連壓力傳感器5，在壓力傳感器5前端進(jìn)油管接單向截流閥19。從一個(gè)油箱18進(jìn)油，經(jīng)過(guò)低壓過(guò)濾器 1、液壓泵2、電機(jī)3、單向閥4，由比例溢流閥9旁路供油，通過(guò)電磁卸荷閥8回油，并經(jīng)冷卻器17、過(guò)濾器16，回至油箱18，進(jìn)油通過(guò)壓力傳感器5、截止閥6、儲(chǔ)能器7，并經(jīng)節(jié)流閥10、
4電磁換向閥11向兩伺服液壓缸12進(jìn)油腔供油，回油腔通過(guò)回油管路回至油箱18成一個(gè)油路。兩個(gè)油箱18及供油系統(tǒng)形成兩個(gè)獨(dú)立加載液壓回路。 本實(shí)施例的構(gòu)件尺寸、材料選擇、工藝設(shè)計(jì)可針對(duì)具體應(yīng)用確定，包括油箱18、機(jī)械夾具15的幾何參數(shù)，低壓過(guò)濾器1、液壓泵2、電機(jī)3、單向閥4、壓力傳感器5、截止閥6、 儲(chǔ)能 器、電磁卸荷閥8、比例溢流閥9、節(jié)流閥10、電磁換向閥11、伺服液壓缸12、拉壓力傳感器13、位移傳感器14、過(guò)濾器16、冷卻器17、單向截流閥19、進(jìn)油管和回油管的型號(hào)參數(shù)，按匹配參數(shù)選擇，油箱18可采用不銹鋼，機(jī)械夾具15可采用合金鋼。
權(quán)利要求
1.一種新型薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)，包括低壓過(guò)濾器、液壓泵、電機(jī)、單向閥、壓力傳感器、截止閥、儲(chǔ)能器、電磁卸荷閥、比例溢流閥、節(jié)流閥、電磁換向閥、四個(gè)伺服液壓缸、拉壓力傳感器、位移傳感器、機(jī)械夾具、過(guò)濾器、冷卻器、電磁水閥、油箱和單向截流閥，其特征在于四個(gè)伺服液壓缸與對(duì)應(yīng)的位移傳感器、拉壓力傳感器和機(jī)械夾具依次串聯(lián)，油箱的輸出口依次與低壓過(guò)濾器、液壓泵、電機(jī)和單向閥相連并由比例溢流閥旁路供油，電磁卸荷閥依次與冷卻器、過(guò)濾器和油箱的輸入口相連實(shí)現(xiàn)回油，每個(gè)伺服液壓缸的進(jìn)油腔依次與壓力傳感器、截止閥、儲(chǔ)能器、節(jié)流閥和電磁換向閥相連實(shí)現(xiàn)供油，每個(gè)伺服液壓缸的回油腔通過(guò)回油管路回至油箱形成一個(gè)循環(huán)油路，單向截流閥設(shè)置于在壓力傳感器前端進(jìn)油管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)，其特征是，所述的四個(gè)伺服液壓缸正交布置成四個(gè)加載端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)，其特征是，所述的油路有兩個(gè)油箱及供油系統(tǒng)形成兩個(gè)獨(dú)立加載液壓回路。
全文摘要
一種材料力學(xué)及建筑材料技術(shù)領(lǐng)域的薄膜雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)電液加載系統(tǒng)，包括低壓過(guò)濾器、液壓泵、電機(jī)、單向閥、壓力傳感器、截止閥、儲(chǔ)能器、電磁卸荷閥、比例溢流閥、節(jié)流閥、電磁換向閥、四個(gè)伺服液壓缸、拉壓力傳感器、位移傳感器、機(jī)械夾具、過(guò)濾器、冷卻器、電磁水閥、油箱和單向截流閥。本發(fā)明具有拉力大、精度高、控制響應(yīng)快、簡(jiǎn)單、專(zhuān)用、可移動(dòng)、獨(dú)立使用，可用于建筑膜材試驗(yàn)、飛艇蒙皮試驗(yàn)等薄膜復(fù)合材料雙軸拉伸試驗(yàn)機(jī)。
文檔編號(hào)F15B1/02GK102269671SQ20111010767
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者張麗, 施光林, 陳務(wù)軍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)