一种材料流变特性测试仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种材料流变特性测试仪，包括置于环境温度控制箱的样品室，样品室内设有试验材料、薄片和热敏电阻；薄片与钢带连接，钢带穿过导轮与磁流变液中的上金属块连接，磁流变液中的下金属块通过钢带与拉力传感器、微型电机、数模转换器、计算机依次连接；在薄片与导轮之间的钢带上设有平衡砝码，在导轮与上金属块之间的钢带上设有光衰减器；在导轮的下方设有He?Ne激光器，He?Ne激光器发出的激光信号经光衰减器后被CCD电荷耦合器接收，CCD电荷耦合器与信号放大器、数模转换器、计算机依次连接。本实用新型能为材料流变特性试验提供不同温度、不同应力条件下的材料流变数据，以指导材料的开发、加工及应用。
【专利说明】
一种材料流变特性测试仪
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种测试仪，具体涉及一种材料流变特性测试仪。
【背景技术】
[0002]流变仪是用于测试材料的流变特性，以指导材料的开发、加工及应用。现有的流变仪有:旋转流变仪、毛细管流变仪、动态剪切流变仪、弯曲梁流变仪。旋转流变仪用于测试恒定温度下的液体粘度，通过测试不同温度下的液体粘度，可以获得材料的粘温特性;毛细管流变仪用于测试恒定温度下的聚合物熔体粘度，可以反映聚合物的高温流变特性;动态剪切流变仪主要用于测试材料的粘弹特性，可以获得材料的复数剪切模量和相位角；弯曲梁流变仪通过对材料进行低温弯曲蠕变劲度的测试，得到材料的低温流变特性。由于材料在成型和使用过程中，常需要掌握其在剪应力作用下应变随时间的变化，而现有流变仪只能测定材料在某一温度条件下的粘度，或某一特定条件下的粘弹性(如复数模量、相位角)，故有必要开发可用于测试在剪应力作用下材料应变随时间变化的流变仪。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种材料流变特性测试仪，该测试仪能为材料流变特性试验提供不同温度、不同应力条件下的材料流变数据，用于测试在剪应力作用下材料应变随时间变化的流变特性。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]—种材料流变特性测试仪，包括置于环境温度控制箱的样品室，所述样品室内设有试验材料，以及预埋在试验材料内的薄片和热敏电阻；
[0006]所述薄片与第一钢带的一端连接，第一钢带的另一端穿过导轮与磁流变液(包括磁性粒子和非磁导性溶液)中的上金属块连接，磁流变液中的下金属块通过第二钢带与拉力传感器连接，所述拉力传感器与微型电机、第二数模转换器、计算机依次连接;在薄片与导轮之间的第一钢带上设有平衡砝码，在导轮与上金属块之间的第一钢带上设有光衰减器;在导轮的下方设有He-Ne激光器，He-Ne激光器发出的激光信号经光衰减器后被CCD电荷耦合器接收，所述CCD电荷耦合器与信号放大器、第一数模转换器、计算机依次连接；
[0007]所述热敏电阻通过温控装置与计算机连接。
[0008]更进一步的方案是，第一钢带紧贴导轮绕过，且第一钢带与导轮铸成一体，运动过程中，第一钢带不与导轮产生相对滑移。
[0009]更进一步的方案是，所述环境温度控制箱内设有导热介质。
[0010]更进一步的方案是，所述样品室用于盛放试验材料，薄片垂直置于试验材料中，且薄片为矩形。
[0011]样品室、环境温度控制箱、导热介质、热敏电阻、温控装置组成环境条件控制系统，用于控制试验材料的温度。薄片、第一钢带、导轮、磁流变液、上金属块、下金属块、平衡砝码、第二钢带、微型电机、拉力传感器组成加卸载控制系统，加卸载控制系统能对置于试验材料中的薄片施加恒定剪应力，实时采集在加卸载过程中试验材料的应变。He-Ne激光器、光衰减器、CCD电荷耦合器、信号放大器、第一数模转换器组成试验数据实时采集装置，用于对薄片的位移进行采集。
[0012]将试验材料放置在样品室中，并在其中央垂直埋设一薄片，通过微型电机、拉力传感器对薄片施加恒定拉力，使薄片对试验材料产生均匀恒定的剪切力，通过电磁流变液控制拉力的加卸载，通过He-Ne激光器、光衰减器、CCD电荷耦合器组成薄片的位移测量系统，实时采集薄片受力后的瞬时位移、拨出位移及拉力卸载后的回复位移。
[0013]本实用新型的有益效果在于:
[0014]本实用新型能为材料流变特性试验提供不同温度、不同应力条件下的材料流变数据，用于测试在剪应力作用下材料应变随时间变化的流变特性；
[0015]电磁流变液在磁场的作用下，悬浮于磁流变液中的软磁性粒子会被磁化，后沿磁感线方向排列，形成有序结构的刚体，瞬间从液态变为固态，上金属块和下金属块被固定，微型电机产生的力可顺利传输为对薄片产生的拉力；当磁场消失，磁流变液瞬间成为液态，上金属块和下金属块回复自由，此时对薄片产生的拉力消失;采用电磁流变液控制拉力的加卸载可实现无冲击加卸载，防止了加卸载时初始冲击动能对测试结果的影响，以准确获得材料的瞬时弹性形变；
[0016]采用He-Ne激光器、光衰减器、CXD电荷耦合器组成的光栅位移测量技术，使试样材料在形变、回复过程中位移数据采集更加精确可靠，使得材料流变曲线的建立更加精准；
[0017]本实用新型能用于测试有机高分子材料、无机非金属材料和复合材料等材料的流变特性，可为材料的开发、加工和应用提供指导；
[0018]本实用新型可用于测试粘弹性材料在恒定剪切应力下的应变随时间的变化曲线。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图。
[0020]图中:1、样品室，2、热敏电阻，3、温控装置，4、环境温度控制箱，5、薄片，6-1、第一钢带，6-2、第二钢带，7、平衡砝码，8、导轮，9、磁流变液，1、拉力传感器，11、微型电机，12、He-Ne激光器，13、光衰减器，14、CCD电荷耦合器，15、信号放大器，16、第一数模转换器，17、计算机，18-1、上金属块，18-2，下金属块，19、第二数模转换器，20、试验材料。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
[0022]参见图1，一种材料流变特性测试仪，包括置于环境温度控制箱4的样品室I，样品室I内设有试验材料20，以及预埋在试验材料20内的薄片5和热敏电阻2;薄片5垂直置于试验材料20中；
[0023]薄片5与第一钢带6-1的一端连接，第一钢带6-1的另一端穿过导轮8与磁流变液9(包括磁性粒子和非磁导性溶液)中的上金属块18-1连接，磁流变液9中的下金属块18-2通过第二钢带6-2与微型电机11连接，在第二钢带6-2和微型电机11之间设有拉力传感器10，所述微型电机11与第二数模转换器19、计算机17依次连接;在薄片5与导轮8之间的第一钢带6-1上设有平衡砝码7，在导轮8与上金属块18-1之间的第一钢带6-1上设有光衰减器13;在导轮8的下方设有He-Ne激光器12，He-Ne激光器12发出的激光信号经光衰减器13后被CXD电荷耦合器14接收，CXD电荷耦合器14与信号放大器15、第一数模转换器16、计算机17依次连接；
[0024]热敏电阻2通过温控装置3与计算机17连接。
[0025]本实用新型中，为了使微型电机11产生的力能传递至薄片5上，可使第一钢带6-1与导轮8铸成一体，在运动过程中，第一钢带6-1不与导轮8产生相对滑移。为了保证样品室I的温度均匀，可在环境温度控制箱4内设导热介质。
[0026]样品室1、环境温度控制箱4、导热介质、热敏电阻2、温控装置3组成环境条件控制系统，用于控制试验材料的温度。薄片5、第一钢带6-1、导轮8、磁流变液9、上金属块18-1、下金属块18-2、平衡砝码7、第二钢带6-2、微型电机11、拉力传感器10、第二数模转换器19组成加卸载控制系统，加卸载控制系统能对置于试验材料20中的薄片5施加恒定剪应力，实时采集在加卸载过程中试验材料的应变。He-Ne激光器12、光衰减器13、CCD电荷耦合器14、信号放大器15、第一数模转换器16组成试验数据实时采集装置，用于对薄片5的位移进行采集。计算机17用于控制加卸载控制系统、环境条件控制系统，以及用于接收薄片5的位移数据。在较佳实施例中，为了较好地控制实验材料的温度，所述导热介质为导热油。
【主权项】
1.一种材料流变特性测试仪，其特征在于:包括置于环境温度控制箱的样品室，所述样品室内设有试验材料，以及预埋在试验材料内的薄片和热敏电阻； 所述薄片与第一钢带的一端连接，第一钢带的另一端穿过导轮与磁流变液中的上金属块连接，磁流变液中的下金属块通过第二钢带与拉力传感器连接，所述拉力传感器与微型电机、第二数模转换器、计算机依次连接;在薄片与导轮之间的第一钢带上设有平衡砝码，在导轮与上金属块之间的第一钢带上设有光衰减器;在导轮的下方设有He-Ne激光器，He-Ne激光器发出的激光信号经光衰减器后被CCD电荷親合器接收，所述CCD电荷親合器与信号放大器、第一数模转换器、计算机依次连接； 所述热敏电阻通过温控装置与计算机连接。2.根据权利要求1所述的材料流变特性测试仪，其特征在于:所述第一钢带与导轮铸成一体。3.根据权利要求1所述的材料流变特性测试仪，其特征在于:所述环境温度控制箱内设有导热介质。
【文档编号】G01N11/00GK205580924SQ201620301046
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】余剑英, 曹志龙, 薛理辉, 吴少鹏, 张煌, 刘刚, 晏石林, 徐雄, 王嘉赋
【申请人】武汉理工大学