[发明专利]一种将单向压力转换为多向拉力和压力的装置

说明书

本发明涉及一种将单向压力转换为多向拉力和压力的装置，由载荷转换传动组件、夹持工作组件、数据采集组件构成，载荷转换传动组件包括支架，设置在支架上的两个主传动臂，分别经短轴承与两个主传动臂连接的传动伞齿轮及飞轮，夹持工作组件包括底盘，设置在底盘内的内齿轮，架设在内齿轮上的工作平台以及盖设在工作平台上的顶盖，数据采集组件包括安装在推头内的力传感器和激光位移传感器。与现有技术相比，本发明能够对金属板料进行复杂应力状态的性能测试，也能对金属板料成形前产生复杂类型的预应变，该装置装配自由，完全可拆卸，设计简洁，功能强大。

技术领域

本发明属于金属板料加工及性能测试领域，尤其是涉及一种将单向压力转换为多向拉力和压力的装置。

背景技术

在材料性能测试领域，单向拉伸及压缩试验作为获取材料基本力学性能参数的常规方法，得到了广泛的应用，相应地，用作单轴拉伸及压缩的试验机也成为各实验室的常规设备之一。然而针对一些特定的情况，单轴拉伸及压缩试验已经不能满足需求，需采用材料多向拉伸/压缩试验。例如在航空航天方面，大部分构件都是双向甚至多向受力结构，其实际受力状态很复杂，受力方式不尽相同，对这些复合材料的强度特性，非常有必要对其在多轴载荷下的破坏特性进行研究，以保证材料在使用中的安全。又如在土木工程领域，常常采用三向加载的方法来进行材料性能测试。在车身零件的成形过程中，其板料变形规律是错综复杂的，对于这种实际工况中是多应力的复杂应力状态，仅仅采用单轴拉伸的简单变形试验来确定板料的成形性能是远远不够的。而在CAE仿真中，材料性能的数据大大影响着模拟结果的精确性，对于一些特定工况的模拟，非常需要引入这方面数据。

此外，在材料成形领域，往往需要在成形前对板料产生一些预应变，以探究不同的预应变对板料成形的影响，而一般的压力机只能提供单方向的载荷，难以产生的满足需要的多向预应变。

目前可实现多向拉伸及压缩的试验机种类有限，价格昂贵，且专利多掌握在国外厂商手中，因而国内研究单位及企业研发部门极少具备多向拉伸及压缩设备。部分研发单位采用自行研制的装置或机构，结合单轴试验机压力机，产生双向或多向的拉伸或压缩。但现有的技术中，有些只能实现多向拉伸，如公开号为CN102706731A的试验装置，该装置只能对金属板料实现双向的等速等位移的拉伸；有些只能实现多向压缩，如公开号为CN202631363U的加载装置；有些装置对材料的形状尺寸要求非常高，如公开号为CN104316394A的加载装置，该装置只能对矩形试件进行加载，若采用特殊形状的试件就无法得到预期的加载效果；有些装置不能实现不同方向具有不同的拉伸速度，如公开号为CN204903286U的试验夹具，该装置的四个拉伸方向均只能保持同等的速度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种既能提供拉伸载荷又能提供压缩载荷的试验装置，配合压力机及数据采集系统的使用，能够对金属板料进行复杂应力状态的性能测试，也能对金属板料成形前产生复杂类型的预应变，该装置装配自由，完全可拆卸，设计简洁，功能强大。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种将单向压力转换为多向拉力和压力的装置，由载荷转换传动组件、夹持工作组件、数据采集组件构成，

所述的载荷转换传动组件包括支架，设置在支架上的两个主传动臂，分别经短轴承与两个主传动臂连接的传动伞齿轮及飞轮，两个主传动臂的设计满足了拉伸载荷和压缩载荷的实现，而飞轮主要是为了工作结束后，主传动臂的手动复位，此外，在所需载荷较小时，尤其是压缩的情况下，可以通过飞轮进行手动施载。

所述的夹持工作组件包括底盘，设置在底盘内的内齿轮，架设在内齿轮上的工作平台以及盖设在工作平台上的顶盖，所述的工作平台上设有一与传动伞齿轮啮合连接的伞齿轮、4-10个推头、夹具及直齿轮，所述的夹具设置在推头的前端，将被夹持的试样固定在工作平台的中央，所述的伞齿轮与其中一个推头啮合连接，所述的直齿轮与剩余的推头啮合连接，所述的伞齿轮及直齿轮均与内齿轮连接，