一种复合材料原位拉压装置及原位CT试验系统

本发明涉及材料力学试验，具体而言，涉及一种复合材料原位拉压装置及原位ct试验系统。

背景技术：

1、原位ct试验是指材料或结构在工作状态下(带载荷、温度等)开展ct扫描的试验。ct扫描是一种无损检测技术，通过对物体进行x射线扫描，生成截面图像，从而获取物体内部的结构和缺陷信息。原位ct试验可以用于监测材料或构件在实际工作条件下的性能变化、损伤情况以及疲劳裂纹的扩展情况。这种试验可以帮助工程师和研究人员更好地了解材料在实际工作条件下的表现，为材料设计和工程应用提供重要的信息。原位ct试验通常需要专门设计的设备和技术支持，以确保在实际工作环境中进行ct扫描的准确性和安全性。

2、现有技术中，还没有较为完善的适用于较大载荷(例如30kn)下的复合材料原位ct观测试验的装置，而且现有的原位试验设备存在精度达不到要求的缺点，无法对复合材料受到拉压载荷后的力学试验提供精准可靠的观测数据。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题是：如何实现较大载荷下的复合材料原位ct观测试验，同时保证复合材料原位ct观测试验的精准有效性。

2、本发明提供一种复合材料原位拉压装置，包括：电机、上夹具、下夹具、力传感器、螺杆、第一螺母、轴承组件结构、竖直导向杆、活动板、上固定板、下固定板和透射线筒，多个所述竖直导向杆沿同一圆周间隔布置有多个，所述上固定板和所述下固定板分别与多个所述竖直导向杆连接，所述活动板和所述轴承组件结构分别与多个所述竖直导向杆活动连接，所述活动板、所述上固定板、所述轴承组件结构和所述下固定板从上至下依次间隔设置于多个所述竖直导向杆上，所述电机设置于所述活动板上，所述螺杆的上端与所述电机驱动连接，所述螺杆的下端与所述轴承组件结构连接，所述轴承组件结构用于对所述螺杆进行轴向与径向的定位与支撑，所述第一螺母螺纹连接于所述螺杆，且所述第一螺母与所述上固定板连接，且所述透射线筒与所述螺杆同轴设置，所述上夹具连接于所述轴承组件结构的下端，所述透射线筒与所述下固定板连接，所述下夹具连接于所述透射线筒内，所述上夹具和所述下夹具用于将试件夹持在所述透射线筒内，所述力传感器设置于所述轴承组件结构与所述上夹具之间，所述力传感器用于检测所述试件被施加的载荷大小。

3、本发明提供的一种复合材料原位拉压装置，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：

4、本发明所述的复合材料原位拉压装置，用于复合材料原位ct的观测试验，特别适用于较大载荷(例如30kn)下的拉压原位试验，具体地，电机与螺杆之间驱动连接，其中电机可以是伺服电机，伺服电机与螺杆之间可通过联轴器及键连接，伺服电机通过其驱动可实现伺服位置、速度与力矩控制，使试件匀速加载或力控制加载；具体的，由于上固定板、下固定板和第一螺母相对于竖直导向杆的位置固定，螺杆与第一螺母螺纹连接，进而，伺服电机驱动螺杆相对于第一螺母旋转的同时，螺杆也会相对于第一螺母沿竖直导向杆上下移动；而活动板和轴承组件结构与竖直导向杆是活动连接的，且活动板与伺服电机固定连接，轴承组件结构与螺杆相连，故伺服电机驱动螺杆转动的过程中，可以使活动板和轴承组件结构沿竖直导向杆上下往复运动，这样通过电机转动带动螺杆旋转，进而使活动板与上夹具上下运动，通过上夹具上下运动能够带动试件拉压加载，通过设置透射线筒、上夹具及下夹具，可通过上夹具和下夹具分别夹持试件的上下两端并将试件固定在透射线筒内，通过力传感器可观察试件拉压加载的载荷信息。本复合材料原位拉压装置的拉压加载过程均在工业ct中进行，具体地，本复合材料原位拉压装置可放置于工业ct的转台上进行扫描观测试件的三维重构模型，透射线筒可作为结构支撑且可穿透射线，进而可获得在该停机点时的原位ct观测试验数据，并可多次操作获得多个停机点的试验数据，通过上述结构设置，不需要借助电子万能试验机与保载装置实现加载，可通过螺杆及第一螺母的螺纹配合实现拉压载荷的可靠保载，并通过将螺杆、第一螺母及透射线筒同轴设置、竖直导向杆的导向作用以及轴承组件结构对螺杆进行轴向与径向的定位与支撑，保证了拉压载荷施加过程的精准度，结构稳定可靠，可为原位ct观测试验提供精准可靠的较大拉伸载荷，从而保证了原位ct观测试验的精准有效性。而且，由于工业ct设备的高度限制，同时为了满足工业ct设备光高的要求，本复合材料原位拉压装置将试件放置在装置下部，保证工业ct设备能够扫到试样，从而保证了原位ct观测试验的精准有效性。

5、可选地，所述轴承组件结构包括上支架、轴承组、第二螺母和下支架，所述上支架沿其周向间隔开设有多个第一导向孔，且每个所述第一导向孔处对应设置有直线轴承，多个所述直线轴承分别与对应的所述竖直导向杆连接，所述下支架连接于所述上支架的下端，所述螺杆的下端穿过所述上支架并延伸至所述下支架，所述第二螺母定位连接于所述下支架的中心位置处，所述第二螺母与所述螺杆螺纹连接，所述轴承组套接于所述螺杆，且所述轴承组与所述上支架之间定位配合连接。

6、可选地，所述轴承组件结构还包括轴承压盖和调整环，所述轴承组包括深沟球轴承和双向推力球轴承，所述轴承压盖通过其外圆与所述上支架定位配合连接，所述轴承压盖的上端面开设有用于定位所述深沟球轴承的沟槽，所述深沟球轴承在所述沟槽处与所述螺杆套接，所述双向推力球轴承套接于所述螺杆，且所述双向推力球轴承定位配合在所述上支架内，所述调整环套接于所述螺杆，且所述调整环位于所述第二螺母与所述双向推力球轴承之间。

7、可选地，所述复合材料原位拉压装置还包括转接板和导向柱，所述转接板连接于所述上夹具的上端，所述转接板的中心位置处设置有螺柱，所述力传感器的下端螺纹连接于所述螺柱，所述转接板沿其周向间隔开设有多个第二导向孔，多个所述导向柱的下端分别连接于多个所述第二导向孔，所述下支架沿其周向间隔开设有多个第三导向孔，多个所述导向柱的上端分别穿设于多个所述第三导向孔，所述下支架用于沿所述导向柱上下移动，所述力传感器的上端与所述下支架连接。

8、可选地，所述上夹具包括第一平板、第一固定块、第一活动块和第一连接件，所述第一平板连接于所述转接板的下端面，所述第一固定块连接于所述第一平板上，所述第一平板上开设有第一腰型孔，所述转接板上开设有与所述第一腰型孔同轴设置的第二腰型孔，所述第一连接件用于依次穿过所述第二腰型孔和所述第一腰型孔并与所述第一活动块连接，所述第一活动块与所述第一固定块用于通过螺栓连接，以将所述试件的上端夹持在所述第一活动块与所述第一固定块之间。

9、可选地，所述下夹具包括第二平板、第二固定块、第二活动块和第二连接件，所述第二平板连接于所述透射线筒的底部，所述第二固定块连接于所述第二平板上，所述第二平板上开设有第三腰型孔，所述第二连接件用于穿过所述第三腰型孔并与所述第二活动块连接，所述第二活动块与所述第二固定块用于通过螺栓连接，以将所述试件的下端夹持在所述第二活动块与所述第二固定块之间。

10、可选地，所述透射线筒的底部开设有与所述第二平板形状相适配的凹槽，所述第二平板定位安装于所述凹槽内并与所述透射线筒的底部连接。

11、可选地，所述复合材料原位拉压装置还包括声发射探测装置，所述声发射探测装置包括声发射探头、探头支架、前板、后板、尼龙螺钉、连接柱、压紧螺钉和薄膜压力传感器，所述连接柱连接于所述前板和所述后板之间，所述后板用于连接于所述试件上，所述压紧螺钉螺纹连接于所述前板上，所述压紧螺钉用于抵接于所述声发射探头，通过旋转所述压紧螺钉用于带动所述声发射探头与所述试件接触，所述薄膜压力传感器设置于所述压紧螺钉与所述声发射探头之间，所述探头支架套设于所述声发射探头上，所述尼龙螺钉螺纹连接于所述探头支架，所述尼龙螺钉用于伸入所述探头支架内并抵接于所述声发射探头。

12、可选地，所述竖直导向杆包括杆体和轴肩，所述轴肩位于所述杆体的中部位置处，所述杆体上设置有第一螺纹部和第二螺纹部，所述第一螺纹部位于所述轴肩的正上方，所述第二螺纹部位于所述杆体的下端，所述上固定板的下端面抵接于所述轴肩的上端面，所述第一螺纹部上螺纹连接有第三螺母，所述第三螺母用于将所述上固定板相对所述杆体固定，所述第二螺纹部上螺纹连接有第四螺母，所述第四螺母用于将所述下固定板相对所述杆体固定。

13、另外，本发明还提供一种复合材料原位ct试验系统，包括上述的复合材料原位拉压装置，还包括工业ct，所述工业ct的转台上用于放置所述复合材料原位拉压装置。

14、与现有技术相比，本发明提供的复合材料原位ct试验系统通过设置上述的复合材料原位拉压装置，其所具有的技术效果与上述的复合材料原位拉压装置的技术效果大致相同，在此不再赘述。