專利名稱：一種高應(yīng)變率下pvb材料的拉伸試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到PVB材料的拉伸試驗裝置，特別涉及到高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置。
背景技術(shù)：
PVB聚乙烯醇縮丁醛的簡稱，是一種多用途的樹脂。多年來，憑借其出色的透光性和粘接性，PVB材料已經(jīng)成為夾層聚合物，尤其是汽車夾層擋風(fēng)玻璃的首選對像。美國高速公路安全管理局(NHTSA)制定的Standard205第五章“玻璃材料”中,將乘員(行人)保護列為了擋風(fēng)玻璃設(shè)計和制造的最終目的，并規(guī)定乘用車上必須使用夾層安全玻璃作為風(fēng)擋玻璃。全世界每年關(guān)于汽車的交通事故造成很多死亡。例如2008年美國5094人被報道死于人車碰撞事故,與其相比同年中國25308人在人車碰撞事故中死亡。而導(dǎo)致人車碰撞事故中行人死亡的一個很重要因素便是行人頭部與風(fēng)擋玻璃相碰撞。因此，在碰撞安全中擋風(fēng)玻璃是一個極其重要的車輛部件。在擋風(fēng)玻璃中作為一個能量吸收夾層材料，PVB的力學(xué)特性應(yīng)該受到深入的研究，特別是在高速碰撞情況下。PVB是一種粘彈性材料，對應(yīng)變率等因素非常敏感。盡管PVB作為一種擋風(fēng)玻璃夾層材料已經(jīng)超過七十多年，但迄今為止針對于PVB材料力學(xué)特性的研究卻很少，而且沒有涉及到高應(yīng)變率下的動態(tài)力學(xué)性能。由于缺乏可靠的實驗數(shù)據(jù)來源，研究人員在對PVB夾層玻璃進行分析研究時，無論是本構(gòu)模型描述或者數(shù)值模擬都未取得很好的效果。在PVB 夾層玻璃高速碰撞研究中，PVB材料在高應(yīng)變率下的拉伸力學(xué)性能是一個需要考慮的重要因素，而如何獲得這一參數(shù)一直困擾著研究人員。本實用新型通過動力驅(qū)動機構(gòu)提供動力源，帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后離合器吸合帶動卷筒高速轉(zhuǎn)動，回收牽引繩，并帶動試樣夾具在導(dǎo)軌上直線運動，從而實現(xiàn)高應(yīng)變率下的PVB材料拉伸試驗。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種高應(yīng)變率下PVB 材料的拉伸試驗裝置，使拉伸試驗的應(yīng)變率達到IO2^O4S'且成本較低，具體技術(shù)方案如下。一種高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，包括基座、卷筒、牽引繩、導(dǎo)軌、一對試樣夾具、傳動軸、軸承座、變速箱傳動軸和離合器；所述導(dǎo)軌和軸承支架安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導(dǎo)軌一端的固定夾具和一個能在牽引繩帶動下在所述導(dǎo)軌上移動的可移動夾具，導(dǎo)軌的另一端設(shè)有當(dāng)試樣被可移動夾具拉斷后減緩可移動夾具移動的緩沖器，固定夾具上還安裝有用于實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，卷筒通過卷筒傳動軸安裝在軸承座上，卷筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用于提供動力源的動力驅(qū)動機構(gòu)連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與卷筒連接。上述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，卷筒與傳動軸通過花鍵連接。[0008]上述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，所述動力驅(qū)動機構(gòu)包括電機和變速箱，變速箱輸出軸與變速箱傳動軸之間通過帶傳動進行動力傳送，變速箱傳動軸安裝在軸承座上。上述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，所述導(dǎo)軌通過立柱安裝在基座上。上述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，牽引繩由細鋼絲構(gòu)成。上述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置中，還包括用于制動使卷筒停止轉(zhuǎn)動的剎車裝置。上述拉伸試驗裝置的試驗方法，具體是將試樣安裝在固定夾具和可移動夾具之間，電機經(jīng)過變速箱變速后，通過帶傳動帶動變速箱傳動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，離合器吸合，帶動卷筒傳動軸轉(zhuǎn)動，卷筒傳動軸帶動卷筒轉(zhuǎn)動并開始回收牽引繩，從而拉動可移動夾具在導(dǎo)軌上運動；當(dāng)試樣被拉斷后，離合器分離，剎車裝置開始制動使卷筒停止轉(zhuǎn)動；利用距離測量傳感器實時測量試樣拉伸的距離，從而計算出拉伸試樣的應(yīng)變。上述方法中，在拉伸過程中通過調(diào)速電機輸出轉(zhuǎn)速，然后通過變速箱變速后帶動卷筒回收牽引繩，把旋轉(zhuǎn)運動變成移動夾具的直線運動。轉(zhuǎn)速與夾具直線運動速度的轉(zhuǎn)換按照如下公式來計算V=2 nr/60,其中V為夾具直線運動速度單位為m/s, n為卷筒轉(zhuǎn)速,單位為r/min ； r為卷筒半徑，單位為m。應(yīng)變率e的計算按如下公式進行計算e =1000V/L，其中e為應(yīng)變率，單位為/S—1，V為夾具移動速度，單位為m/s，L為樣件測試長度，單位為mm，樣件尺寸按照 IS0_37-2005標準制作；當(dāng)r=0. 2m, L=IOmm,卷筒轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘時，移動夾具的直線運動速度為I. 05m/S，此時的應(yīng)變率為I. 05 X IO2S'當(dāng)r=0. 2m，L=IOmm,卷筒轉(zhuǎn)速為4800轉(zhuǎn) /分鐘時，移動夾具的直線運動速度為100. 48m/S，此時的應(yīng)變率為LO(MSXK)4S'在拉伸過程中，關(guān)鍵的是控制變速箱輸出的轉(zhuǎn)速，便能把應(yīng)變率控制在 Io2S-1^ioV 范圍內(nèi)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，采用了上述的技術(shù)方案，通過動力驅(qū)動機構(gòu)帶動卷筒高速旋轉(zhuǎn)，卷筒回收牽引繩拉動其中一個試樣夾具，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成夾具在導(dǎo)軌上的直線運行，而另外一個夾具固定在導(dǎo)軌的末端不動，從而對試樣進行拉伸試驗。通過控制變速箱的輸出轉(zhuǎn)速，可進行高應(yīng)變率下PVB材料進行拉伸試驗，使拉伸試驗的應(yīng)變率達到IO2^O4S'且成本較低。

圖I為本實用新型裝置的示意圖。
具體實施方案以上內(nèi)容已經(jīng)對本實用新型做了清楚完整的說明，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的實施作進一步的詳細描述。如圖1，一種高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，包括基座I、卷筒4、牽引繩11、 導(dǎo)軌17、一對試樣夾具(12、15)、卷筒傳動軸3、變速箱傳動軸7、軸承座5和離合器6 ;所述導(dǎo)軌和軸承支架(圖中略)安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導(dǎo)軌一端的固定夾具15和一個能在牽引繩帶動下在所述導(dǎo)軌上移動的可移動夾具12，導(dǎo)軌的另一端設(shè)有當(dāng)試樣被可移動夾具拉斷后減緩可移動夾具移動的緩沖器，固定夾具上還安裝有用于實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，卷筒通過卷筒傳動軸安裝在軸承座上，卷筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用于提供動力源的動力驅(qū)動機構(gòu)連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與卷筒連接。拉伸試驗過程中，試樣16安裝在固定夾具15和可移動夾具12之間，電機經(jīng)過變速箱變速后，通過帶傳動帶動變速箱傳動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，離合器6吸合，帶動卷筒傳動軸3轉(zhuǎn)動，卷筒傳動軸3帶動卷筒4轉(zhuǎn)動并開始回收牽弓I繩11,從而拉動可移動夾具12 在導(dǎo)軌17上運動，其中卷筒4與卷筒傳動軸3通過花鍵連接，可更換不同直徑的卷筒。當(dāng)試驗被拉斷后，離合器6分離，剎車裝置2開始制動使卷筒傳動軸3及卷筒4停止轉(zhuǎn)動。通過控制變速箱的輸出轉(zhuǎn)速，可進行高應(yīng)變率下PVB材料進行拉伸試驗，使拉伸試驗的應(yīng)變率達到IO2S-1IO4S'且成本較低。表I是本實用新型對PVb材料的拉伸實驗測試結(jié)果。表 I
權(quán)利要求1.一種高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征在于包括基座、卷筒、牽引繩、導(dǎo)軌、一對試樣夾具、傳動軸、軸承座、變速箱傳動軸和離合器；所述導(dǎo)軌和軸承支架安裝在基座上，所述一對試樣夾具包括一個固定在導(dǎo)軌一端的固定夾具和一個能在牽引繩帶動下在所述導(dǎo)軌上移動的可移動夾具，導(dǎo)軌的另一端設(shè)有當(dāng)試樣被可移動夾具拉斷后減緩可移動夾具移動的緩沖器，固定夾具上還安裝有用于實時測量試樣拉伸距離的測距傳感器，卷筒通過卷筒傳動軸安裝在軸承座上，卷筒傳動軸通過離合器與變速箱傳動軸連接，變速箱傳動軸與用于提供動力源的動力驅(qū)動機構(gòu)連接，牽引繩的一端與可移動夾具連接，另一端與卷筒連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征是卷筒與傳動軸通過花鍵連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征是所述動力驅(qū)動機構(gòu)包括電機和變速箱，變速箱輸出軸與變速箱傳動軸之間通過帶傳動進行動力傳送，變速箱傳動軸安裝在軸承座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征是所述導(dǎo)軌通過立柱安裝在基座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征是牽引繩由細鋼絲構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求f5任一項所述的高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置，其特征在于還包括用于制動使卷筒停止轉(zhuǎn)動的剎車裝置。
專利摘要本實用新型公開了高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗裝置及實驗方法，試驗裝置包括基座、軸承支架、卷筒、牽引繩、立柱、緩沖器、導(dǎo)軌、測距傳感器、試樣夾具、傳動軸、軸承座、離合器、剎車裝置、動力驅(qū)動機構(gòu)；實驗方法通過動力驅(qū)動機構(gòu)提供高速轉(zhuǎn)動的動力源，帶動傳動軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后離合器吸合帶動卷筒轉(zhuǎn)動回收牽引繩，并帶動試樣夾具在導(dǎo)軌上直線運動，當(dāng)試樣被拉斷后，離合器分離，剎車裝置開始制動使卷筒停止轉(zhuǎn)動；本實用新型可以低成本的實現(xiàn)高應(yīng)變率下PVB材料的拉伸試驗。
文檔編號G01N3/08GK202305329SQ20112036011
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者楊忠高, 臧孟炎 申請人:華南理工大學(xué)