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1、(10)申请公布号 CN 102680323 A (43)申请公布日 2012.09.19 CN 102680323 A *CN102680323A* (21)申请号 201210187441.8 (22)申请日 2012.06.07 G01N 3/08(2006.01) G01N 3/24(2006.01) G01R 33/18(2006.01) (71)申请人 北京航空航天大学 地址 100191 北京市海淀区学院路 37 号 (72)发明人 孙凌玉 陈卫卫 马付俊 李伟 冷鼎新 (74)专利代理机构 北京慧泉知识产权代理有限 公司 11232 代理人 王顺荣 唐爱华 (54) 发明名称 。
2、一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试 验装置 (57) 摘要 一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用 试验装置， 包括 ： 上连接件、 加载端铁心、 六角螺 栓、 上端盖、 第一励磁线圈、 第二励磁线圈、 L 型铁 心、 下端盖、 六角螺栓和下连接件 ； 上连接件通过 自身螺纹与加载端铁心相连 ； 加载端铁心处于左 右对称的上端盖之间 ； 上端盖通过六角螺栓与 L 型铁心相连 ； 第一励磁线圈与第二励磁线圈沿中 心轴上下各放置一个 ； 下端盖通过六角螺栓与 L 型铁心相连 ； 下连接件通过自身螺纹与下端盖相 连 ； 该装置整体通过上连接件和下连接件与万能 试验机连接 ； 本发明通过调节磁场强度。
3、和更换夹 具来进行不同磁场下磁敏弹性体磁致伸缩、 拉压 及剪切特性的通用试验， 它在铁磁复合材料力磁 耦合参数及其特性测量技术领域里具有良好的应 用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 其特征在于 ： 该装置包括 ： 上 连接件 （1） 、 加载端铁心 （2） 、 六角螺栓 （3） 、 上端盖 （4） 、 第一励磁线圈 （5） 、 第二励磁线圈 （6） 、 L 型铁心 （7。
4、） 、 下端盖 （8） 、 六角螺栓 （9） 和下连接件 （10） ； 上连接件 （1） 通过自身螺纹 与加载端铁心 （2） 相连 ； 加载端铁心 （2） 处于左右对称的上端盖 （4） 之间 ； 上端盖 （4） 通过 六角螺栓 （3） 与 L 型铁心 （7） 相连 ； 第一励磁线圈 （5） 与第二励磁线圈 （6） 沿中心轴上下各 放置一个 ； 下端盖 （8） 通过六角螺栓 （9） 与 L 型铁心 （7） 相连 ； 下连接件 （10） 通过自身螺纹 与下端盖 （8） 相连 ； 该装置整体通过上连接件 （1） 和下连接件 （10） 与万能试验机连接 ； 所述上连接件 （1） 为带螺纹和定位销孔的阶。
5、梯轴铝合金件， 是不导磁件 ； 所述加载端铁心 （2） 为长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率高的材料， 拉压与剪切试验中采用不同加载端铁心 （2） ； 所述六角螺栓 （3） 为按需选购的标准件， 数量为前后各一、 左右对称共四件 ； 所述上端盖 （4） 为开有螺栓连接孔的长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导 磁率高的材料， 数量为左右对称的两件， 拉压与剪切试验中采用不同上端盖 （4） ； 所述第一励磁线圈 （5） 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 所述第二励磁线圈 （6） 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 所述 L 型铁心 （7） 为长方形截面 L 型件， 材料选择电工。
6、纯铁或其他强度及导磁率高的 材料， 数量为左右对称的两件 ； 所述下端盖 （8） 为开有螺栓连接孔的 “T” 字型或倒 “凸” 字型长方形截面构件， 材料选 择电工纯铁或其他强度及导磁率高的材料， 拉压与剪切试验中采用不同下端盖 （8） ； 所述六角螺栓 （9） 为标准件， 数量为前后各一、 左右对称共四件 ； 所述下连接件 （10） 为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件， 是不导磁件。 权 利 要 求 书 CN 102680323 A 2 1/4 页 3 一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置 （一） 技术领域 0001 本发明涉及一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 具体涉及。
7、一种基 于力 - 磁耦合原理测试材料磁致力学特性的磁场发生、 力学加载及测量装置， 它主要用于 磁敏弹性体在不同大小磁场中磁致伸缩、 磁致拉压及磁致剪切特性的测量。属于铁磁复合 材料力磁耦合参数及其特性测量技术领域。 （二） 背景技术 0002 目前， 无论材料在磁场中的磁学特性还是在结构场中的力学特性测试技术均已发 展成熟， 各类磁学测试仪器 （高斯计等） 及力学测试仪器 （万能试验机等） 都已产品化。但是 对材料力磁耦合行为的研究尚不够深入， 相应研究力磁耦合效应的试验设备和仪器十分缺 少。在文献中曾经出现过的少量自制力磁测试设备均存在各类缺陷， 比如 ： 成本高、 通用性 差和测试仪器易。
8、受电磁场干扰等。 （三） 发明内容 0003 1、 发明目的 ： 0004 本发明的目的是提供一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 它是一 种在具体试验中通过调节磁场强度和更换夹具来进行不同磁场下磁敏弹性体磁致伸缩、 磁 致拉压及磁致剪切特性的通用试验装置。 0005 2、 技术方案 ： 0006 本发明一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 如图 1（a） 、 图 1（b） 所示， 该装置包括以下部件 ： 上连接件1、 加载端铁心2、 六角螺栓3、 上端盖4、 第一励磁线圈 5、 第二励磁线圈 6、 L 型铁心 7、 下端盖 8、 六角螺栓 9 和下连接件 10。它们之间的。
9、位置连接 关系是 ： 上连接件1通过自身螺纹与加载端铁心2相连 ； 加载端铁心2处于左右对称的上端 盖 4 之间 ； 上端盖 4 通过六角螺栓 3 与 L 型铁心 7 相连 ； 第一励磁线圈 5 与第二励磁线圈 6 沿中心轴上下各放置一个 ； 下端盖 8 通过六角螺栓 9 与 L 型铁心 7 相连 ； 下连接件 10 通过 自身螺纹与下端盖 8 相连 ； 该装置整体通过上连接件 1 和下连接件 10 与万能试验机连接。 0007 所述上连接件 1 为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件， 是不导磁件 ； 0008 所述加载端铁心 2 为长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高 的材料。
10、， 拉压与剪切试验中采用不同加载端铁心 2 ； 0009 所述六角螺栓 3 为按需选购的标准件， 数量为前后各一、 左右对称共四件 ； 0010 所述上端盖 4 为开有螺栓连接孔的长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及 导磁率均很高的材料， 数量为左右对称的两件， 拉压与剪切试验中采用不同上端盖 4 ； 0011 所述第一励磁线圈 5 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 0012 所述第二励磁线圈 6 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 0013 所述 L 型铁心 7 为长方形截面 L 型件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均 很高的材料， 数量为左右对称的两件 ； 说 明 书 CN 10。
11、2680323 A 3 2/4 页 4 0014 所述下端盖 8 为开有螺栓连接孔的 “T” 字型或倒 “凸” 字型长方形截面构件， 材料 选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料， 拉压与剪切试验中采用不同下端盖 8 ； 0015 所述六角螺栓 9 为标准件， 数量为前后各一、 左右对称共四件 ； 0016 所述下连接件 10 为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件， 是不导磁件。 0017 本发明的工作原理及流程如下 ： 首先， 将上连接件 1 和下连接件 10 与万能试验机 连接 ； 磁致伸缩工况如图 1（a） 所示， 磁敏弹性体试件放置于下端盖 8 之上， 对第一励磁线 圈5及第二励磁线。
12、圈6通电， 在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场， 测试磁敏弹性体试件在 磁场作用下的变形参数 ； 拉压工况如图 1（a） 所示， 磁敏弹性体试件连接于加载端铁心 2 与 下端盖 8 之间， 对第一励磁线圈 5 及第二励磁线圈 6 通电， 在磁敏弹性体试件区域产生均匀 磁场， 通过加载端铁心 2 对磁敏弹性体试件施加拉压载荷， 并进行相关测量 ； 剪切工况如图 1（b） 所示， 两个相同尺寸磁敏弹性体试件左右对称连接于加载端铁心 2 与上端盖 4 之间， 对第一励磁线圈5及第二励磁线圈6通电， 在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场， 通过加载 端铁心 2 对磁敏弹性体试件施加剪切载荷， 并进行相关测量。
13、。 0018 本发明将磁致伸缩、 磁致拉压模量及磁致剪切模量的测量集成到一个结构简单、 操作方便的平台中， 将传统力学测试设备与磁学测试设备相连接， 形成一个具有通用性的 磁敏弹性体力磁耦合效应测试试验装置。 0019 3、 优点及功效 ： 本发明一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 其优 点如下 ： 0020 1. 将磁场发生装置与专用夹具结合为一体， 和传统力磁耦合测试装置相比结构简 单、 体积小、 重量轻。 0021 2. 与传统力学试验设备 （万能试验机等） 的连接通过改变上下连接件形式及尺寸 即可， 费用更低， 使用更方便。 0022 3. 将磁致伸缩、 磁致拉压模量及磁致。
14、剪切模量的测量集成到同一平台上， 减少试 验设备费用。 0023 4. 本发明结构紧凑且尺寸适中， 可方便的放置于恒温箱和电磁屏蔽箱等结构中， 满足不同试验条件。 0024 总之， 该装置能够进行磁致伸缩、 磁致拉压模量及磁致剪切模量的测量， 并能满足 不同试验条件的要求， 兼具通用性与易用性。 （四） 附图说明 0025 图 1（a） 是磁致伸缩及磁致拉压模量测试示意图。 0026 图 1（b） 是磁致剪切模量测试示意图。 0027 图 2（a） 是磁致伸缩及磁致拉压模量测试加载端铁心示意图。 0028 图 2（b） 是磁致剪切模量测试加载端铁心示意图。 0029 图 3（a） 是磁致伸缩及。
15、磁致拉压模量测试上端盖示意图。 0030 图 3（b） 是磁致剪切模量测试上端盖示意图。 0031 图 4（a） 是磁致伸缩及磁致拉压模量测试下端盖示意图。 0032 图 4（b） 是磁致剪切模量测试下端盖示意图。 0033 图 5（a） 是磁致伸缩及磁致拉压模量测试磁路示意图。 说 明 书 CN 102680323 A 4 3/4 页 5 0034 图 5（b） 是磁致剪切模量测试磁路示意图。 0035 图中符号说明如下 ： 1- 上连接件、 2- 加载端铁心、 3- 六角螺栓、 4- 上端盖、 5- 第一 励磁线圈、 6- 第二励磁线圈、 7-L 型铁心、 8- 下端盖、 9- 六角螺栓、。
16、 10- 下连接件。 （五） 具体实施方式 0036 下面结合附图对本发明做进一步阐述 ： 0037 见图 1（a） 、 图 1（b） ， 本发明一种测试磁敏弹性体磁致力学性能的通用试验装置， 该装置主要包括 ： 上连接件 1、 加载端铁心 2、 六角螺栓 3、 上端盖 4、 第一励磁线圈 5、 第二励 磁线圈 6、 L 型铁心 7、 下端盖 8、 六角螺栓 9 和下连接件 10。它们之间的位置连接关系是 ： 上连接件 1 通过自身螺纹与加载端铁心 2 相连 ； 加载端铁心 2 处于左右对称的上端盖 4 之 间 ； 上端盖 4 通过六角螺栓 3 与 L 型铁心 7 相连 ； 第一励磁线圈 5 。
17、与第二励磁线圈 6 沿中心 轴上下各放置一个 ； 下端盖 8 通过六角螺栓 9 与 L 型铁心 7 相连 ； 下连接件 10 通过自身螺 纹与下端盖 8 相连 ； 该装置整体通过上连接件 1 和下连接件 10 与万能试验机连接。 0038 所述上连接件 1 为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件， 是不导磁件 ； 0039 所述加载端铁心 2 为长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高 的材料， 拉压与剪切试验中采用不同加载端铁心 2 ； 拉压试验采用图 2（a） 所示加载端铁心 2， 剪切试验采用图 2（b） 所示加载端铁心 2 ； 0040 所述六角螺栓 3 为标准件， 数量为前。
18、后各一、 左右对称共四件 ； 0041 所述上端盖 4 为开有螺栓连接孔的长方体构件， 材料选择电工纯铁或其他强度及 导磁率均很高的材料， 数量为左右对称的两件， 拉压与剪切试验中采用不同上端盖 4 ； 拉压 试验采用图 3（a） 所示上端盖 4， 剪切试验中采用图 3（b） 所示上端盖 4 ； 0042 所述第一励磁线圈 5 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 0043 所述第二励磁线圈 6 为自制件， 由漆包铜导线绕制 ； 0044 所述 L 型铁心 7 为长方形截面 L 型件， 材料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均 很高的材料， 数量为左右对称的两件 ； 0045 所述下端盖 8 为开有螺。
19、栓连接孔的 “T” 字型或倒 “凸” 字型长方形截面构件， 材 料选择电工纯铁或其他强度及导磁率均很高的材料， 拉压与剪切试验中采用不同下端盖 8 ； 拉压试验采用图 4（a） 所示下端盖 8， 剪切试验中采用图 4（b） 所示下端盖 8 ； 0046 所述六角螺栓 9 为标准件， 数量为前后各一、 左右对称共四件 ； 0047 所述下连接件 10 为带螺纹和定位销孔的阶梯轴铝合金件， 是不导磁件。 0048 如图 1（a） 、（b） 、 图 2（a） 、（b） 所示， 本发明所涉及的种测试磁敏弹性体力学性 能的通用试验装置通过上连接件 1 和下连接件 10 与万能试验机连接。磁致伸缩工况如图。
20、 1（a） 所示， 磁敏弹性体试件放置于下端盖 8 之上， 对第一励磁线圈 5 及第二励磁线圈 6 通 电， 在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场， 测试磁敏弹性体试件在磁场作用下的变形参数 ； 拉压工况如图 1（a） 所示， 磁敏弹性体试件连接于加载端铁心 2 与下端盖 8 之间， 对第一励 磁线圈 5 及第二励磁线圈 6 通电， 在磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场， 通过加载端铁心 2 对磁敏弹性体试件施加拉压载荷， 并进行相关测量 ； 剪切工况如图 1（b） 所示， 两个相同尺 寸磁敏弹性体试件左右对称连接于加载端铁心 2 与上端盖 4 之间， 对第一励磁线圈 5 及第 二励磁线圈6通电， 在。
21、磁敏弹性体试件区域产生均匀磁场， 通过加载端铁心2对磁敏弹性体 说 明 书 CN 102680323 A 5 4/4 页 6 试件施加剪切载荷， 并进行相关测量。图 5（a） 是磁致伸缩及磁致拉压模量测试磁路示意 图， 图 5（b） 是磁致剪切模量测试磁路示意图。 0049 本发明按照设想实施特例进行了说明， 但不局限于上述实例， 凡是符合本发明的 思路， 采用相似结构及材料替换的方法所获得的技术方案， 都属于本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 102680323 A 6 1/4 页 7 图 1(a) 说 明 书 附 图 CN 102680323 A 7 2/4 页 8 图 1(b) 图 2(a) 说 明 书 附 图 CN 102680323 A 8 3/4 页 9 图 2(b) 图 3(a) 图 3(b) 图 4(a) 图 4(b) 说 明 书 附 图 CN 102680323 A 9 4/4 页 10 图 5(a) 图 5(b) 说 明 书 附 图 CN 102680323 A 10 。