專利名稱：電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法及測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料科學(xué)領(lǐng)域中智能材料性能的測試，具體說是電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法及測試儀。
背景技術(shù)：
電流變液是一種新興的智能材料。它的表觀物理形態(tài)隨外加電場強度變化，在零電場強度時其表現(xiàn)為液態(tài)，在高電場強度下呈現(xiàn)為類固態(tài)，伴隨這一形態(tài)變化，該材料的力學(xué)性能也不斷變化。由于電流變液這種奇特的性能，使得它在機械、汽車等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其中，最主要的用途是作為可控阻尼器的阻尼介質(zhì)。電流變液在不同電場強度下的靜態(tài)屈服強度，是這種材料的一個重要物理量，也是評價電流變液性能的一個重要參數(shù)，但目前國內(nèi)尚無測量電流變液在不同電場強度下的靜態(tài)屈服強度的專用設(shè)備，多采用多種儀器組合測量，使得測量時很不方便，實驗成本較高，測量精度較低。
發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的無專用于測試電流變液靜態(tài)剪切屈服強度的儀器的缺陷，本發(fā)明提出了一種電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀。
本發(fā)明是利用一對相互平行的正極板和負極板間產(chǎn)生的相對運動，使待測電流變液達到靜態(tài)剪切屈服狀態(tài)；通過調(diào)節(jié)高壓電源的電壓改變施加在電流變液上的電場強度。當(dāng)正、負電極板間產(chǎn)生相對運動時，待測電流變液達到靜態(tài)剪切屈服狀態(tài)，通過測得該屈服剪切力并根據(jù)標(biāo)定系數(shù)換算后則得到電流變液的靜態(tài)剪切屈服強度。
本發(fā)明還提出了實現(xiàn)上述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法的測試儀。該測試儀包括電極板組、加載螺桿，力傳感器和載荷數(shù)顯儀。
電極板組由兩個互相平行的正極板和負極板構(gòu)成；將滑板置放在滑槽滾珠上，負極板、絕緣隔塊與滑板固連在一起；力傳感器安裝在滑板上，測微加載螺桿將力作用在力傳感器上，并推動滑板，使得正、負極板間產(chǎn)生平行運動；將電流變液充于正、負電極板之間，并將正、負極板分別與可調(diào)高壓電源的正、負極相連，通過調(diào)節(jié)高壓電源的電壓可改變施加在電流變液上的電場強度。
由于本發(fā)明將力傳感器和載荷數(shù)顯儀集成為測試儀的一部分，可直接得到被測電流變液的剪切屈服強度；可動負極塊置放在滾珠之上，摩擦阻力小，提高了測試精度；測微螺桿加載，加載速度緩慢、加載過程平穩(wěn)、可控，從而保證了極板間電流變液處于靜態(tài)剪切變形狀態(tài)；同時，本發(fā)明的功能可擴展用于測試電流變液的其它性能參數(shù)，如剪切模量等。本發(fā)明具有測試精度高，應(yīng)用方便，制造成本低廉的特點。
附圖1是電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀的主剖視圖。
附圖2是A-A剖面視圖。
附圖中1.載荷數(shù)顯儀 2.力傳感器 3.受力鋼珠 4.加載螺桿5.支座 6.托板 7.負極接線柱 8.液池9.正極板 10.負極板 11.絕緣隔塊12.滾珠13.正極接線柱 14.滑槽 15.滑板16.角片具體實施例方式本實施例是利用一對相互平行、并且能相對運動的正極板和負極板構(gòu)成極板組，將待測電流變液充于正、負極板之間，通過調(diào)節(jié)高壓電源的電壓改變施加在電流變液上的電場強度；負極板為可動負極板，當(dāng)正、負極板間產(chǎn)生相對運動時，可使待測電流變液達到靜態(tài)剪切屈服狀態(tài)，通過測得該屈服剪切力并根據(jù)標(biāo)定系數(shù)換算后則得到電流變液的靜態(tài)剪切屈服應(yīng)力。
在實施中電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀(附圖1、2)主要由正極板9和負極板10組成的極板組、加載螺桿3、力傳感器2和載荷數(shù)顯儀1組成。
在絕緣硬質(zhì)木板制成的托板6的上表面正中固定一塊光滑的矩形薄鋁板，形成固定的正極板9，正極板9通過導(dǎo)線與正極接線柱13相連。
沿正極板9的邊緣在托板6上粘貼4根有機玻璃條，形成一個以正極板9作為池底的液池8；在液池8的兩側(cè)壁上表面各開有一條滑槽14，每條滑槽內(nèi)的兩端放置有滾珠12。
負極板10用光滑的矩形薄鋁板制成，通過導(dǎo)線與負極接線柱7相連；滑板15置于滾珠12之上，可沿滑槽水平移動；標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式力傳感器2通過角片16固定在滑板15的一端；絕緣隔板11的上表面與滑板15膠合，下表面與負極板10膠合，使負極板10、絕緣隔板11和滑板15構(gòu)成一個整體，置于液池8內(nèi)。裝配時，需保證正極板9和負極板10互相平行，并保持2mm的間距。
本實施例的負極板10由四4顆滾珠12支撐，使其可在水平方向自由運動，形成了可動負極板；同時，由于滑板15置于滾珠12之上，兩者之間為點接觸，形成滾動摩擦，減小了摩擦對測試的負作用，提高了測試精度。
傳感器2的受力中心固定有一受力鋼珠3。載荷數(shù)顯儀1通過信號線與力傳感器2相連。
加載螺桿4可直接采用螺旋測微器的測微螺桿，用螺栓固定在支座5上，螺桿的加載頭與力傳感器2上的受力鋼珠3在同一條軸線上。當(dāng)螺桿旋轉(zhuǎn)一圈時，螺桿頭僅前進0.5mm，因此可以保證加載過程緩慢、平穩(wěn)，使得待測電流變液始終處于靜態(tài)剪切狀態(tài)。
裝配時1.滑槽14內(nèi)滴入少量的潤滑油，以進一步減小摩擦。
2.將正極接線柱13、負極接線柱7通過導(dǎo)線分別與可調(diào)高壓電源的正負極相連。
3.測試儀的標(biāo)定。以一種已經(jīng)公開材料力學(xué)性能的電流變液為標(biāo)準(zhǔn)，將其置于本發(fā)明提供的測試儀內(nèi)，對應(yīng)給定的各個電場強度測得本儀器的測試結(jié)果。將該標(biāo)準(zhǔn)電流變液的已公開發(fā)布的靜態(tài)剪切屈服強度值同本儀器得到的測試值相比則得到本儀器的標(biāo)定系數(shù)。經(jīng)過試驗標(biāo)定，本申請?zhí)峁┑碾娏髯円红o態(tài)剪切屈服強度測試儀的標(biāo)定系數(shù)為1.633。
具體的測試過程包括下列步驟1.液池8內(nèi)不注入電流變液，緩慢旋動加力螺桿4，通過受力鋼珠3推動可動負極板，直到載荷數(shù)顯儀1上讀數(shù)最大，記錄該讀數(shù)，此讀數(shù)為系統(tǒng)摩擦力的大小。
2.將電流變液注入液池8內(nèi)，注入量以液面剛好覆蓋負極板10上表面為準(zhǔn)。高壓電源調(diào)到所要求的電壓。
3.緩慢地旋動測力螺桿4加載，通過受力鋼珠3推動可動負極板10，直到載荷數(shù)顯儀1的讀數(shù)最大。此時的讀數(shù)減去步驟1得到的初始讀數(shù)，即為當(dāng)前電壓條件下電流變液處于靜態(tài)剪切屈服時的載荷。
4.步驟3得到的載荷值與儀器的標(biāo)定系數(shù)相乘即可得到相應(yīng)的剪切屈服強度值。
權(quán)利要求
1.一種電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法，其特征在于a.利用一對相互平行的正極板(9)和負極板(10)間產(chǎn)生的相對運動，使待測電流變液達到靜態(tài)剪切屈服狀態(tài)；b.通過調(diào)節(jié)施加在正負極板上的電壓改變施加在電流變液上的電場強度；c.通過力傳感器(2)測得屈服剪切力，根據(jù)標(biāo)定系數(shù)換算得到電流變液的靜態(tài)剪切屈服應(yīng)力。
2.如權(quán)利要求1所述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法，其特征在于測試過程包括下列步驟a.緩慢旋動加載螺桿(4)，通過受力鋼珠(3)推動負極板(10)，測出系統(tǒng)摩擦力；b.將電流變液注入液池(8)內(nèi)，調(diào)節(jié)外接高壓電源的電壓；c.緩慢地旋動加載螺桿(4)加載，通過受力鋼珠(3)推動負極板(10)，通過力傳感器(2)測定當(dāng)前電壓條件下電流變液處于靜態(tài)剪切屈服時的剪切載荷；d.將剪切載荷值與儀器的標(biāo)定系數(shù)相乘即可得到相應(yīng)的剪切屈服強度值。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試方法的測試儀，其特征在于該測試儀包括極板組、加載螺桿(4)，力傳感器(2)和載荷數(shù)顯儀(1)，其中a.電極板組由相互平行的正極板(9)和負極板(10)組成，并且負極板(10)與負極接線柱(7)通過導(dǎo)線連通；正極板(9)亦通過導(dǎo)線與正極接線柱(13)連通；b.滑板(15)置于滾珠(12)之上，并可沿滑槽(14)水平移動；絕緣隔板(11)的上、下表面分別與滑板(15)和負極板(10)連接在一起，置于液池(8)內(nèi)。c.電流變液充于正、負極板之間的液池(8)內(nèi)；力傳感器(2)安裝在滑板上。
4.如權(quán)利要求2所述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀，其特征在于液池(8)以正極板(9)作為池底，兩側(cè)壁的上表面均有滑槽(14)，滑槽內(nèi)有滾珠(12)。
5.如權(quán)利要求2所述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀，其特征在于力傳感器(2)的受力中心有受力鋼珠(3)。
6.如權(quán)利要求4所述電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀，其特征在于加載螺桿(4)固定在支座(5)上，螺桿的加載頭與受力鋼珠(3)在同一條軸線上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電流變液靜態(tài)剪切屈服強度測試儀。為解決現(xiàn)有技術(shù)中無專用于測試電流變液靜態(tài)剪切屈服強度儀器的缺陷，本發(fā)明利用一對相互平行的正極板和負極板構(gòu)成極板組，將待測電流變液充于正、負極板之間，通過調(diào)節(jié)高壓電源的電壓改變施加在電流變液上的電場強度；當(dāng)正負極板間產(chǎn)生相對運動時，可使得待測電流變液達到靜態(tài)剪切屈服狀態(tài)，通過傳感器可直接測得電流變液的靜態(tài)剪切屈服應(yīng)力。由于本發(fā)明將力傳感器和載荷數(shù)顯儀集成為測試儀的一部分，可直接得到被測電流變液的剪切屈服強度，同時，本發(fā)明的功能可擴展用于測試電流變液的其它性能參數(shù)，如剪切模量等。本發(fā)明具有測試精度高，應(yīng)用方便，制造成本低廉的特點。
文檔編號G01N27/48GK1560618SQ20041002589
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者楊智春, 李斌, 張開達 申請人:西北工業(yè)大學(xué)