專利名稱：數(shù)控彎曲形變儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型裝置涉及一種控制材料的形變速率及形變量的實驗用具，應(yīng)用于物 理、機械、力學(xué)、材料等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
彎曲形變在各個相關(guān)學(xué)科中都是一個研究要點，比如對于物理學(xué)科，可以通過彎 曲來研究應(yīng)力分布狀態(tài)，不同曲率位置運動速度等；對于材料學(xué)科，可以通過彎曲研究材料 塑性彈性、裂紋擴展以及拉伸壓縮等性質(zhì)。而彎曲變形中最重要的因素是彎曲速率和彎曲 度，但是在目前沒有專門的實驗設(shè)備來精確控制彎曲速率和彎曲度。雖然有些大型儀器比 如拉伸機也可以在一定程度上控制形變量和形變速率，但只能控制有限的形變速率參數(shù)， 無法精確控制；而且價格昂貴、裝置龐大、操作復(fù)雜，不適合廣泛應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的數(shù)控彎曲形變儀，可用于 控制材料的彎曲速率和彎曲度。本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是該數(shù)控彎曲形變儀主要包括步 進(jìn)電機驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源、形變裝置和計算機，所述步進(jìn)電機驅(qū)動器與數(shù)據(jù)采 集卡、開關(guān)電源和形變裝置分別電連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機電連接。進(jìn)一步地，所述形變裝置包括平移臺、形變壓頭和形變槽，形變壓頭固定于平移臺 的臺面上，該形變壓頭的頭端置于平移臺的臺面外；所述形變槽與平移臺的底部固定聯(lián)接， 該形變槽的凹槽與形變壓頭的頭端正對；平移臺的步進(jìn)電機與步進(jìn)電機驅(qū)動器電連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是(1)通過數(shù)據(jù)采集卡，以脈沖控制電 機轉(zhuǎn)動，可以在10_7(Ο到IOd范圍內(nèi)任意設(shè)置形變速率值，精確易控制；(2)本裝置僅 由步進(jìn)電機驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源、形變裝置和計算機組成，安裝拆卸方便并且占 用空間??；(3)形變裝置輕巧，可置于液氮、干冰、熱水浴中，使材料在各個實驗條件發(fā)生彎 曲，研究不同溫度對材料彎曲的影響；(4)形變凹槽與形變壓頭可拆卸，針對不同類型樣品 可以安裝不同的模具。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本新型實用裝置的結(jié)構(gòu)示意框架圖。圖2是本新型實用裝置中形變裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的仰視圖。圖中1.步進(jìn)電機驅(qū)動器，2.步進(jìn)電機驅(qū)動器的公共端，3.脈沖信號輸入端，4.方 向信號輸入端，5.脫機信號輸入端，6.指示燈，7.數(shù)據(jù)采集卡的公共端，8.脈沖信號輸出 端，9.方向信號輸出端，10.脫機信號輸出端，11.數(shù)據(jù)采集卡，12.開關(guān)電源，13.形變裝置，20.形變槽，21.形變壓頭，211.形變壓頭緊固件，22精密平移臺，23.導(dǎo)軌，24.步進(jìn)電機信 號輸入端，25.兩相式步進(jìn)電機，26.樣品臺，27.計算機。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型數(shù)控彎曲形變儀主要包括步進(jìn)電機驅(qū)動器1、數(shù)據(jù)采集卡 11、開關(guān)電源12、形變裝置13和計算機27。其中，步進(jìn)電機驅(qū)動器1的公共端2與數(shù)據(jù)采 集卡11的公共端7連接，步進(jìn)電機驅(qū)動器1的脈沖信號輸入端3、方向信號輸入端4對應(yīng) 地分別與數(shù)據(jù)采集卡11的脈沖信號輸出端8、方向信號輸出端9電連接，步進(jìn)電機驅(qū)動器1 的脫機信號輸入端5與數(shù)據(jù)采集卡11的脫機信號輸出端10電連接。步進(jìn)電機驅(qū)動器1還與開關(guān)電源12和形變裝置13分別電連接，數(shù)據(jù)采集卡11與 計算機27電連接。進(jìn)一步地，形變裝置13包括精密平移臺22、形變壓頭21和形變槽20。形變壓頭 21通過形變壓頭緊固件211固定安裝在精密平移臺22的臺面上，該形變壓頭21的頭端置 于精密平移臺22的臺面外；形變槽20與精密平移臺22的底部固定聯(lián)接，該形變槽20的凹 槽與形變壓頭21的頭端正對；精密平移臺22的步進(jìn)電機25與步進(jìn)電機驅(qū)動器1電連接。開關(guān)電源12連接步進(jìn)電機驅(qū)動器1，將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電，以滿足步 進(jìn)電機驅(qū)動器1的工作要求。當(dāng)步進(jìn)電機驅(qū)動器1正常工作時，指示燈6顯示綠色。步進(jìn)電機驅(qū)動器1的信號輸出端A+、A-、B+、B-與形變裝置13的接口電連接，通 過此連接，可以把脈沖信號和方向信號從計算機27傳到步進(jìn)電機25，控制兩相式步進(jìn)電機 25轉(zhuǎn)動的速率和方向。如圖2所示，當(dāng)步進(jìn)電機25轉(zhuǎn)動時，精密平移臺22的平行導(dǎo)軌23 把轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為平移運動，使平移臺22的臺面勻速前進(jìn)或后退。當(dāng)平移臺22的臺面往前平 移時，帶動形變壓頭21推向形變槽20，一定尺寸的彎曲樣品放置于形變槽20的凹槽處，當(dāng) 形變壓頭21的頭端與樣品接觸后，樣品以三點彎曲的方式進(jìn)行彎曲變形。在計算機27中輸入彎曲速率值和彎曲量，通過數(shù)據(jù)采集卡11和步進(jìn)電機驅(qū)動器 1以脈沖形式傳輸給平移臺22的步進(jìn)電機25，就達(dá)到了控制形變壓頭21前進(jìn)的速率和進(jìn) 程，即控制了樣品的彎曲速率和彎曲度。彎曲實驗是由平移臺22控制，將步進(jìn)電機25的功率輸出表現(xiàn)為平移過程，扭矩 高，足以提供使材料彎曲所需要的力。步進(jìn)電機驅(qū)動器1可以控制步進(jìn)電機25轉(zhuǎn)動細(xì)分?jǐn)?shù)， 細(xì)分越大即轉(zhuǎn)動越均勻；還可以控制步進(jìn)電機25的輸出功率，對于不同樣品可選擇不同功率。
權(quán)利要求一種數(shù)控彎曲形變儀，其特征在于包括步進(jìn)電機驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源、形變裝置和計算機，所述步進(jìn)電機驅(qū)動器與數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源和形變裝置分別電連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控彎曲形變儀，其特征在于所述形變裝置包括平移臺、形 變壓頭和形變槽，形變壓頭固定于平移臺的臺面上，該形變壓頭的頭端置于平移臺的臺面 外；所述形變槽與平移臺的底部固定聯(lián)接，該形變槽的凹槽與形變壓頭的頭端正對；平移 臺的步進(jìn)電機與步進(jìn)電機驅(qū)動器電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)控彎曲形變儀，主要包括步進(jìn)電機驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源、形變裝置和計算機，所述步進(jìn)電機驅(qū)動器與數(shù)據(jù)采集卡、開關(guān)電源和形變裝置分別電連接，數(shù)據(jù)采集卡與計算機電連接。本實用新型的優(yōu)點是以脈沖控制電機轉(zhuǎn)動，可在10-7(S-1)到10(S-1)范圍內(nèi)任意設(shè)置形變速率值，精確易控制；安裝拆卸方便且占用空間小；形變裝置輕巧，可置于液氮、干冰、熱水浴中，使材料在各個實驗條件發(fā)生彎曲，研究不同溫度對材料彎曲的影響；形變凹槽與形變壓頭可拆卸，針對不同類型樣品可以安裝不同的模具。
文檔編號B21D11/22GK201618770SQ20092021589
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者丁少慶, 張冬仙, 溫正湖, 蔣建中, 馬毅 申請人:浙江大學(xué)