一种拉伸法杨氏模量测量装置

1.本实用新型设计测量设备技术领域，特别是一种拉伸法杨氏模量测量装置。


背景技术：

2.杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量，是材料刚度的一个指标。现有技术中，杨氏模量测量装置有多种形式，例如采用光学镜片、电磁法、电阻法的方式测量被测金属丝的伸长长度。由于被测金属丝的伸长的长度有限，上述方法测量数据会因多种因素造成测量较大的误差。
3.如采用高精度设备，虽然可测量的杨氏模量数据较为准确，但设备成本较高，且由于精密性高带来的后续使用和维护不便捷的的问题，难以在精度和成本上实现平衡。
4.另外，由于被测金属丝在安装和拆卸时，需要操作较为繁琐，因此测量多组被测金属丝时使用不够方便。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，一种拉伸法杨氏模量测量装置，其可以在较低的成本下完成杨氏模量测量，且使用方便、可拆卸免维护。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
7.一种拉伸法杨氏模量测量装置，用于测量金属丝的杨氏模量，包括龙门架、上夹头、砝码座、砝码、支架、刚性放大杆、触发板和位移传感器，其中，上夹头安装在龙门架顶部横梁处，上夹头用于夹持金属丝顶端，所述金属丝的下端夹持在砝码座上，所述砝码放置在砝码座上以形成对金属丝的拉力，所述支架支撑在刚性放大杆下方，刚性放大杆第一端抵接在砝码座上，触发板安装在刚性放大杆的第二端，所述支架支撑刚性放大杆的位置为支点；在刚性放大杆上，所述支点与砝码座的距离a、支点与触发板的的距离b满足a:b＝1:3～1:5，所述位移传感器放置在触发板的下方，且位移传感器的测量端朝向触发板。
8.作为优选的，所述上夹头包括夹头座和上夹块，所述夹头座固定安装在龙门架顶部横梁上，所述夹头座具有垂向设置的第一安装孔，该第一安装孔为倒置的锥形孔，所述上夹块有两个，所述上夹块为轴向半剖的圆锥台状，两个所述上夹块可拼装成倒置的圆锥台状体，两个所述上夹块插装在第一安装孔中，圆锥台状体外环面与第一安装孔的内环面抵接，两个所述上夹块夹持金属丝的上端。
9.作为优选的，所述上夹块的外表面为磨砂面。
10.作为优选的，所述刚性放大杆上设有用于使刚性放大杆支点两端平衡的配重块。
11.作为优选的，所述支架包括底座、支杆和万向球节，所述支杆的上下两端分别连接万向球节和底座，所述刚性放大杆固定连接在万向球节的转动端，以避免刚性放大杆轴向滑动。
12.作为优选的，所述砝码座上设有定位槽，所述刚性放大杆第一端抵接在定位槽内。
13.作为优选的，所述砝码座包括砝码座主体和下夹块，其中砝码座主体具有垂向设
置的第二安装孔，该第二安装孔为锥形孔，所述下夹块有两个，所述下夹块为轴向半剖的圆锥台状，且两个上夹块可拼装成圆锥台状体，两个所述下夹块插装在第二安装孔中，该圆锥台状体外环面与第二安装孔的内环面抵接，两个所述下夹块夹持金属丝的下端。
14.作为优选的，所述下夹块的外表面为磨砂面。
15.作为优选的，所述位移传感器为松下激光位移测距传感器，型号为hg-c1030。
16.使用本实用新型的有益效果是：
17.本测量装置可上夹头和砝码座连接金属丝，通过在砝码座上放置适合重量的砝码，以实现对金属丝形成拉力。通过支架、刚性放大杆和位移传感器的配合形成杠杆结构，通过杠杆结构实现对金属丝拉伸长度的放大及测量，位移传感器可直接读数。本装置即可高精度的完成金属丝杨氏模量的测量，同时整个结构主要为机械结构，零部件替换简单，成本低廉，可拆卸可搬运，且校准方便，本装置即可作为测量装置适用，也可作为演示装置适用。
18.本测量装置通过上夹头和下夹头的使用，使得上夹头和下夹头方便夹装金属丝的上端和下端，如测量多组金属丝的杨氏模量，简单操作即可完成金属丝的拆卸和夹装。
附图说明
19.图1为本实用新型拉伸法杨氏模量测量装置的结构示意图。
20.图2为本实用新型拉伸法杨氏模量测量装置中上夹头的结构示意图。
21.图3为本实用新型拉伸法杨氏模量测量装置中上夹块的结构示意图。
22.图4为本实用新型拉伸法杨氏模量测量装置中支架的结构示意图。
23.图5为本实用新型拉伸法杨氏模量测量装置中砝码座的剖视图。
24.附图标记包括：
25.10-龙门架，11-上夹头，111-夹头座，112-上夹块，12-砝码座，121-砝码座主体，122-下夹块，123-定位槽，13-砝码，21-支架，211-底座，212-支杆，213-万向球节，22-刚性放大杆，23-配重块，24-触发板，30-位移传感器，40-金属丝。
具体实施方式
26.为使本技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本技术方案进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而不是要限制本技术方案的范围。
27.如图1-图5所示，本实施例提出一种拉伸法杨氏模量测量装置，用于测量金属丝40的杨氏模量，包括龙门架10、上夹头11、砝码座12、砝码13、支架21、刚性放大杆22、触发板24和位移传感器30，其中，上夹头11安装在龙门架10顶部横梁处，上夹头11用于夹持金属丝40顶端，金属丝40的下端夹持在砝码座12上，砝码13放置在砝码座12上以形成对金属丝40的拉力，支架21支撑在刚性放大杆22下方，刚性放大杆22第一端抵接在砝码座12上，触发板24安装在刚性放大杆22的第二端，支架21支撑刚性放大杆22的位置为支点；在刚性放大杆22上，支点与砝码座12的距离a、支点与触发板24的的距离b满足a:b＝1:3～1:5，位移传感器30放置在触发板24的下方，且位移传感器30的测量端朝向触发板24。作为优选的，刚性放大杆22上设有用于使刚性放大杆22支点两端平衡的配重块23。
28.具体的，本测量装置首先通过上夹头11和砝码座12夹装金属丝40的两端，使得金属丝40通过砝码座12配重吊装在龙门架10上，砝码座12优选为塑料座，具有重量轻的优点，避免重量过大使金属丝40拉绳变形。此时金属丝40保持垂直状态。然后将刚性放大杆22放置在支架21上，通过调整配重块23，使得刚性放大杆22左右基本平衡，且刚性放大杆22第一端具有略微向下倾斜的倾向，将刚性放大杆22第一端搭接在砝码座12上，然后将位移传感器30复位，此时整个装置保持平衡。然后向砝码座12上放置砝码13，通过砝码13的配重使得金属丝40得到拉伸。支点与砝码座12的距离a、支点与触发板24的的距离b满足a:b＝1:4时，金属丝40伸长的距离为n，则触发板24垂向位移为4n。通过砝码13重量和砝码座12重量之和、以及触发板24垂向位移即可计算出该金属丝40的杨氏模量。
29.本实施例中，配重块23可以为滑动式，直接搭接在刚性放大杆22上。在另一实施例中，刚性放大杆22对应配重块23一段为螺纹段，配重块23采用螺母的形式旋转在刚性放大杆22的螺纹段，配重调整细腻且线性。
30.本测量装置可上夹头11和砝码座12连接金属丝40，通过在砝码座12上放置适合重量的砝码13，以实现对金属丝40形成拉力。通过支架21、刚性放大杆22和位移传感器30的配合形成杠杆结构，通过杠杆结构实现对金属丝40拉伸长度的放大及测量，位移传感器30可直接读数。本装置即可高精度的完成金属丝40杨氏模量的测量，同时整个结构主要为机械结构，零部件可替换简单，可拆卸可搬运，且校准方便。
31.如图2、图3所示，为方便夹持金属丝40，上夹头11包括夹头座111和上夹块112，夹头座111固定安装在龙门架10顶部横梁上，夹头座111具有垂向设置的第一安装孔，该第一安装孔为倒置的锥形孔，上夹块112有两个，上夹块112为轴向半剖的圆锥台状，两个上夹块112可拼装成倒置的圆锥台状体，两个上夹块112插装在第一安装孔中，圆锥台状体外环面与第一安装孔的内环面抵接，两个上夹块112夹持金属丝40的上端。
32.作为优选的，上夹块112的外表面为磨砂面，以增强与金属丝40的摩擦力。在另一实施例中，两个上夹块112相对平面为磨砂面，外环面为光滑面。
33.如图5所示，与上夹头11类似，砝码座12包括砝码座主体121和下夹块122，其中砝码座主体121具有垂向设置的第二安装孔，该第二安装孔为锥形孔，下夹块122有两个，下夹块122为轴向半剖的圆锥台状，且两个上夹块112可拼装成圆锥台状体，两个下夹块122插装在第二安装孔中，该圆锥台状体外环面与第二安装孔的内环面抵接，两个下夹块122夹持金属丝40的下端。下夹块122的外表面为磨砂面。
34.如图4所示，支架21包括底座211、支杆212和万向球节213，支杆212的上下两端分别连接万向球节213和底座211，刚性放大杆22固定连接在万向球节213的转动端，以避免刚性放大杆22轴向滑动。万向球节213限制刚性放大杆22只能摆动不能轴向移动，避免刚性放大杆22从支架21上滑落。
35.砝码座12上设有定位槽123，刚性放大杆22第一端抵接在定位槽123内。定位槽123的作用是避免刚性放大杆22轴向滑动，另一作用是避免刚性放大杆22水平摆动。
36.本实施例中，位移传感器30为松下激光位移测距传感器，型号为hg-c1030，其精度达到10um。
37.本测量装置通过上夹头11和下夹头的使用，使得上夹头11和下夹头方便夹装金属丝40的上端和下端，如测量多组金属丝40的杨氏模量，简单操作即可完成金属丝40的拆卸
和夹装。
38.以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本技术内容的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本专利的保护范围。