专利名称：电流变液静态剪切屈服强度测试方法及测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及材料科学领域中智能材料性能的测试，具体说是电流变液静态剪切屈服强度测试方法及测试仪。
背景技术：
电流变液是一种新兴的智能材料。它的表观物理形态随外加电场强度变化，在零电场强度时其表现为液态，在高电场强度下呈现为类固态，伴随这一形态变化，该材料的力学性能也不断变化。由于电流变液这种奇特的性能，使得它在机械、汽车等领域具有广阔的应用前景，其中，最主要的用途是作为可控阻尼器的阻尼介质。电流变液在不同电场强度下的静态屈服强度，是这种材料的一个重要物理量，也是评价电流变液性能的一个重要参数，但目前国内尚无测量电流变液在不同电场强度下的静态屈服强度的专用设备，多采用多种仪器组合测量，使得测量时很不方便，实验成本较高，测量精度较低。
发明内容
为解决现有技术中存在的无专用于测试电流变液静态剪切屈服强度的仪器的缺陷，本发明提出了一种电流变液静态剪切屈服强度测试仪。
本发明是利用一对相互平行的正极板和负极板间产生的相对运动，使待测电流变液达到静态剪切屈服状态；通过调节高压电源的电压改变施加在电流变液上的电场强度。当正、负电极板间产生相对运动时，待测电流变液达到静态剪切屈服状态，通过测得该屈服剪切力并根据标定系数换算后则得到电流变液的静态剪切屈服强度。
本发明还提出了实现上述电流变液静态剪切屈服强度测试方法的测试仪。该测试仪包括电极板组、加载螺杆，力传感器和载荷数显仪。
电极板组由两个互相平行的正极板和负极板构成；将滑板置放在滑槽滚珠上，负极板、绝缘隔块与滑板固连在一起；力传感器安装在滑板上，测微加载螺杆将力作用在力传感器上，并推动滑板，使得正、负极板间产生平行运动；将电流变液充于正、负电极板之间，并将正、负极板分别与可调高压电源的正、负极相连，通过调节高压电源的电压可改变施加在电流变液上的电场强度。
由于本发明将力传感器和载荷数显仪集成为测试仪的一部分，可直接得到被测电流变液的剪切屈服强度；可动负极块置放在滚珠之上，摩擦阻力小，提高了测试精度；测微螺杆加载，加载速度缓慢、加载过程平稳、可控，从而保证了极板间电流变液处于静态剪切变形状态；同时，本发明的功能可扩展用于测试电流变液的其它性能参数，如剪切模量等。本发明具有测试精度高，应用方便，制造成本低廉的特点。
附图1是电流变液静态剪切屈服强度测试仪的主剖视图。
附图2是A-A剖面视图。
附图中1.载荷数显仪 2.力传感器 3.受力钢珠 4.加载螺杆5.支座 6.托板 7.负极接线柱 8.液池9.正极板 10.负极板 11.绝缘隔块12.滚珠13.正极接线柱 14.滑槽 15.滑板16.角片具体实施例方式本实施例是利用一对相互平行、并且能相对运动的正极板和负极板构成极板组，将待测电流变液充于正、负极板之间，通过调节高压电源的电压改变施加在电流变液上的电场强度；负极板为可动负极板，当正、负极板间产生相对运动时，可使待测电流变液达到静态剪切屈服状态，通过测得该屈服剪切力并根据标定系数换算后则得到电流变液的静态剪切屈服应力。
在实施中电流变液静态剪切屈服强度测试仪(附图1、2)主要由正极板9和负极板10组成的极板组、加载螺杆3、力传感器2和载荷数显仪1组成。
在绝缘硬质木板制成的托板6的上表面正中固定一块光滑的矩形薄铝板，形成固定的正极板9，正极板9通过导线与正极接线柱13相连。
沿正极板9的边缘在托板6上粘贴4根有机玻璃条，形成一个以正极板9作为池底的液池8；在液池8的两侧壁上表面各开有一条滑槽14，每条滑槽内的两端放置有滚珠12。
负极板10用光滑的矩形薄铝板制成，通过导线与负极接线柱7相连；滑板15置于滚珠12之上，可沿滑槽水平移动；标准应变式力传感器2通过角片16固定在滑板15的一端；绝缘隔板11的上表面与滑板15胶合，下表面与负极板10胶合，使负极板10、绝缘隔板11和滑板15构成一个整体，置于液池8内。装配时，需保证正极板9和负极板10互相平行，并保持2mm的间距。
本实施例的负极板10由四4颗滚珠12支撑，使其可在水平方向自由运动，形成了可动负极板；同时，由于滑板15置于滚珠12之上，两者之间为点接触，形成滚动摩擦，减小了摩擦对测试的负作用，提高了测试精度。
传感器2的受力中心固定有一受力钢珠3。载荷数显仪1通过信号线与力传感器2相连。
加载螺杆4可直接采用螺旋测微器的测微螺杆，用螺栓固定在支座5上，螺杆的加载头与力传感器2上的受力钢珠3在同一条轴线上。当螺杆旋转一圈时，螺杆头仅前进0.5mm，因此可以保证加载过程缓慢、平稳，使得待测电流变液始终处于静态剪切状态。
装配时1.滑槽14内滴入少量的润滑油，以进一步减小摩擦。
2.将正极接线柱13、负极接线柱7通过导线分别与可调高压电源的正负极相连。
3.测试仪的标定。以一种已经公开材料力学性能的电流变液为标准，将其置于本发明提供的测试仪内，对应给定的各个电场强度测得本仪器的测试结果。将该标准电流变液的已公开发布的静态剪切屈服强度值同本仪器得到的测试值相比则得到本仪器的标定系数。经过试验标定，本申请提供的电流变液静态剪切屈服强度测试仪的标定系数为1.633。
具体的测试过程包括下列步骤1.液池8内不注入电流变液，缓慢旋动加力螺杆4，通过受力钢珠3推动可动负极板，直到载荷数显仪1上读数最大，记录该读数，此读数为系统摩擦力的大小。
2.将电流变液注入液池8内，注入量以液面刚好覆盖负极板10上表面为准。高压电源调到所要求的电压。
3.缓慢地旋动测力螺杆4加载，通过受力钢珠3推动可动负极板10，直到载荷数显仪1的读数最大。此时的读数减去步骤1得到的初始读数，即为当前电压条件下电流变液处于静态剪切屈服时的载荷。
4.步骤3得到的载荷值与仪器的标定系数相乘即可得到相应的剪切屈服强度值。
权利要求
1.一种电流变液静态剪切屈服强度测试方法，其特征在于a.利用一对相互平行的正极板(9)和负极板(10)间产生的相对运动，使待测电流变液达到静态剪切屈服状态；b.通过调节施加在正负极板上的电压改变施加在电流变液上的电场强度；c.通过力传感器(2)测得屈服剪切力，根据标定系数换算得到电流变液的静态剪切屈服应力。
2.如权利要求1所述电流变液静态剪切屈服强度测试方法，其特征在于测试过程包括下列步骤a.缓慢旋动加载螺杆(4)，通过受力钢珠(3)推动负极板(10)，测出系统摩擦力；b.将电流变液注入液池(8)内，调节外接高压电源的电压；c.缓慢地旋动加载螺杆(4)加载，通过受力钢珠(3)推动负极板(10)，通过力传感器(2)测定当前电压条件下电流变液处于静态剪切屈服时的剪切载荷；d.将剪切载荷值与仪器的标定系数相乘即可得到相应的剪切屈服强度值。
3.一种实现权利要求1所述电流变液静态剪切屈服强度测试方法的测试仪，其特征在于该测试仪包括极板组、加载螺杆(4)，力传感器(2)和载荷数显仪(1)，其中a.电极板组由相互平行的正极板(9)和负极板(10)组成，并且负极板(10)与负极接线柱(7)通过导线连通；正极板(9)亦通过导线与正极接线柱(13)连通；b.滑板(15)置于滚珠(12)之上，并可沿滑槽(14)水平移动；绝缘隔板(11)的上、下表面分别与滑板(15)和负极板(10)连接在一起，置于液池(8)内。c.电流变液充于正、负极板之间的液池(8)内；力传感器(2)安装在滑板上。
4.如权利要求2所述电流变液静态剪切屈服强度测试仪，其特征在于液池(8)以正极板(9)作为池底，两侧壁的上表面均有滑槽(14)，滑槽内有滚珠(12)。
5.如权利要求2所述电流变液静态剪切屈服强度测试仪，其特征在于力传感器(2)的受力中心有受力钢珠(3)。
6.如权利要求4所述电流变液静态剪切屈服强度测试仪，其特征在于加载螺杆(4)固定在支座(5)上，螺杆的加载头与受力钢珠(3)在同一条轴线上。
全文摘要
本发明涉及一种电流变液静态剪切屈服强度测试仪。为解决现有技术中无专用于测试电流变液静态剪切屈服强度仪器的缺陷，本发明利用一对相互平行的正极板和负极板构成极板组，将待测电流变液充于正、负极板之间，通过调节高压电源的电压改变施加在电流变液上的电场强度；当正负极板间产生相对运动时，可使得待测电流变液达到静态剪切屈服状态，通过传感器可直接测得电流变液的静态剪切屈服应力。由于本发明将力传感器和载荷数显仪集成为测试仪的一部分，可直接得到被测电流变液的剪切屈服强度，同时，本发明的功能可扩展用于测试电流变液的其它性能参数，如剪切模量等。本发明具有测试精度高，应用方便，制造成本低廉的特点。
文档编号G01N27/48GK1560618SQ20041002589
公开日2005年1月5日 申请日期2004年3月1日 优先权日2004年3月1日
发明者杨智春, 李斌, 张开达 申请人:西北工业大学