一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统论文和设计-范吉新

全文摘要

本实用新型公开了一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，包括控制器和多台剪切强度测试仪，剪切强度测试仪包括支撑台、杠杆式施力机构和剪切力施加机构，剪切力施加机构包括用于水平套装被测试件的试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中任意两个的下端面连接有水平限位板，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中剩余的一个的上端面与矩形框的上横杆的下表面配合，且其下端面与水平限位板之间具有间隙；位移传感器通过通信模块与控制器通信。本实用新型设计新颖，结构操作简单，易于实现，且通过控制器与多个位移传感器通信，能同时连续进行多组数据的采集，减少人工参与，提高工作效率。

主设计要求

1.一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：包括控制器(12)和均设置在实验台(1)上且均与所述控制器(12)通信的多台剪切强度测试仪，所述剪切强度测试仪包括支撑台和与所述支撑台配合的杠杆式施力机构，以及设置在支撑台和杠杆式施力机构之间的剪切力施加机构(7)，所述支撑台包括水平台(14)、安装在水平台(14)上的竖支撑杆(2)和固定安装在竖支撑杆(2)顶部的横支撑杆(3)，所述杠杆式施力机构包括固定安装在实验台(1)底部的主支块(24)、穿过主支块(24)的连杆(4)和与连杆(4)连接的强度测试执行机构(6)，连杆(4)所在的直线与横支撑杆(3)所在的直线共面，强度测试执行机构(6)为矩形框，所述矩形框所在的平面与连杆(4)和横支撑杆(3)所在的平面相垂直，所述矩形框的下横杆垂直穿过连杆(4)，所述矩形框的两个竖杆垂直穿过实验台(1)，横支撑杆(3)上安装有位移传感器(11)，位移传感器(11)的位移检测端穿过横支撑杆(3)与所述矩形框的上横杆的上表面接触，水平台(14)上安装有提供剪切力施加机构(7)反作用力的底盘(10)，剪切力施加机构(7)包括用于水平套装被测试件(15)的试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)，试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)中任意两个的下端面连接有水平限位板(19)，试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)中剩余的一个的上端面与所述矩形框的上横杆的下表面配合，且其下端面与水平限位板(19)之间具有间隙；位移传感器(11)通过通信模块与控制器(12)通信。

设计方案

位移传感器(11)通过通信模块与控制器(12)通信。

2.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述通信模块为无线通信模块，位移传感器(11)通过无线通信模块与控制器(12)无线通信，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块、WIFI无线通信模块或GSM无线通信模块。

3.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述通信模块为有线通信模块，位移传感器(11)依次通过有线通信模块和多路数据采集卡与控制器(12)有线通信，所述有线通信模块为RS232串口通信模块、RS485串口通信模块或USB通信模块。

4.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述连杆(4)的一端设置有调节块(23)，所述连杆(4)的另一端设置有用于安装配重块的配重座(5)。

5.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述水平台(14)与底盘(10)之间安装有用于调节底盘(10)高度的升降杆(13)。

6.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述控制器(12)为PLC模块，所述PLC模块上集成有显示器。

7.按照权利要求1所述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)的结构尺寸均相等，所述试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)上均开设有与被测试件(15)配合且偏心布设的圆孔，试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)上靠近圆孔的一端面均设置有至少两个引导孔(20)，试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)上远离圆孔的一端面均设置有至少两个连接孔(21)，水平限位板(19)上设置有至少六个且与引导孔(20)和连接孔(21)相对应的安装孔；

试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)中任意两个的连接孔(21)通过销轴与水平限位板(19)中相对应的安装孔相连接，试件套筒一(16)、试件套筒二(18)和试件套筒三(17)中剩余的一个的引导孔(20)通过导杆(22)与水平限位板(19)中相对应的安装孔相连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于剪切强度数据连续采集技术领域，具体涉及一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统。

背景技术

近年来，我国高速公路事业迅猛发展，取得了巨大的成就。然而其使用材料普遍存在早期破坏现象，对此国内外学者进行了大量的调查。研究表明，剪切破坏是造成路面破损的关键因素之一，严重缩短了道路的使用寿命，道路工程材料剪切强度测定作为描述道路工程材料力学特性的重要参数，目前，研究道路工程材料剪切强度测定的设备种类繁多，操作复杂，且大多数设备均为专门的人员记录，这种方式需要占据试验人员大量的精力与时间，增加人力成本，也不利于提高工作效率，且当需要进行多组实验时，数据采集及处理就变的尤为繁琐，试验耗时长。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其结构操作简单，易于实现，且通过控制器与多个位移传感器通信，能同时连续进行多组数据的采集，减少人工参与，提高工作效率，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：包括控制器和均设置在实验台上且均与所述控制器通信的多台剪切强度测试仪，所述剪切强度测试仪包括支撑台和与所述支撑台配合的杠杆式施力机构，以及设置在支撑台和杠杆式施力机构之间的剪切力施加机构，所述支撑台包括水平台、安装在水平台上的竖支撑杆和固定安装在竖支撑杆顶部的横支撑杆，所述杠杆式施力机构包括固定安装在实验台底部的主支块、穿过主支块的连杆和与连杆连接的强度测试执行机构，连杆所在的直线与横支撑杆所在的直线共面，强度测试执行机构为矩形框，所述矩形框所在的平面与连杆和横支撑杆所在的平面相垂直，所述矩形框的下横杆垂直穿过连杆，所述矩形框的两个竖杆垂直穿过实验台，横支撑杆上安装有位移传感器，位移传感器的位移检测端穿过横支撑杆与所述矩形框的上横杆的上表面接触，水平台上安装有提供剪切力施加机构反作用力的底盘，剪切力施加机构包括用于水平套装被测试件的试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中任意两个的下端面连接有水平限位板，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中剩余的一个的上端面与所述矩形框的上横杆的下表面配合，且其下端面与水平限位板之间具有间隙；

位移传感器通过通信模块与控制器通信。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述通信模块为无线通信模块，位移传感器通过无线通信模块与控制器无线通信，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块、WIFI无线通信模块或GSM无线通信模块。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述通信模块为有线通信模块，位移传感器依次通过有线通信模块和多路数据采集卡与控制器有线通信，所述有线通信模块为RS232串口通信模块、RS485串口通信模块或USB通信模块。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述连杆的一端设置有调节块，所述连杆的另一端设置有用于安装配重块的配重座。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述水平台与底盘之间安装有用于调节底盘高度的升降杆。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述控制器为PLC模块，所述PLC模块上集成有显示器。

上述的一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统，其特征在于：所述试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三的结构尺寸均相等，所述试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三上均开设有与被测试件配合且偏心布设的圆孔，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三上靠近圆孔的一端面均设置有至少两个引导孔，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三上远离圆孔的一端面均设置有至少两个连接孔，水平限位板上设置有至少六个且与引导孔和连接孔相对应的安装孔；

试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中任意两个的连接孔通过销轴与水平限位板中相对应的安装孔相连接，试件套筒一、试件套筒二和试件套筒三中剩余的一个的引导孔通过导杆与水平限位板中相对应的安装孔相连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过强度测试执行机构与连杆配合，实现对剪切力施加机构施加载荷，进而实现对被测试件的剪力施加，剪切力施加机构的三个试件套筒中一个试件套筒的放置状态与其他两个试件套筒放置状态不一致，导致该放置状态较其他两个试件套筒为凸起状态，将该试件套筒与矩形框的上横杆的下表面配合，使得矩形框的上横杆的下表面对该试件套筒施加压力而所产生的剪力，既能应用于双向剪切测试，又能应用于层间剪切测试，结构简单，易拆卸、加载方式简便，非专业试验人员均可操作，能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的剪切强度，便于推广使用。

2、本实用新型通过在横支撑杆上安装有位移传感器，位移传感器的位移检测端穿过横支撑杆与矩形框的上横杆的上表面接触，通过位移传感器采集被测试件位移变化，位移传感器通过通信模块与控制器通信，实现控制器的远程数据采集，且可对多组试验同时进行，将多组试验数据同时输入至控制器并将结果在结果显示器上显示，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，矩形框所在的平面与连杆和横支撑杆所在的平面相垂直，可根据实际试验需求，设计各种宽度的强度测试执行机构，进而对各种宽度的剪切力施加机构进行测试，可减短横支撑杆的长度，减少支撑台的体积，便于推广使用。

4、本实用新型易于操作，可进行多个试样数据同时自动采集并输出，在减少实验人员的工作量的同时，也减少了在人工读数时因时间和人为引起的试验误差，增加了试验数据的精确度，实验结果稳定。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，结构操作简单，易于实现，且通过控制器与多个位移传感器通信，能同时连续进行多组数据的采集，减少人工参与，提高工作效率，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型剪切强度测试仪与实验台的安装关系示意图。

图3为本实用新型剪切力施加机构的第一种具体实施方式的结构示意图。

图4为本实用新型剪切力施加机构的第二种具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明:

1—实验台； 2—竖支撑杆； 3—横支撑杆；

4—连杆； 5—配重座； 6—强度测试执行机构；

7—剪切力施加机构； 10—底盘； 11—位移传感器；

12—控制器； 13—升降杆； 14—水平台；

15—被测试件； 16—试件套筒一； 17—试件套筒三；

18—试件套筒二； 19—水平限位板； 20—引导孔；

21—连接孔； 22—导杆； 23—调节块；

24—主支块。

具体实施方式

如图1至图4所示，本实用新型包括控制器12和均设置在实验台1上且均与所述控制器12通信的多台剪切强度测试仪，所述剪切强度测试仪包括支撑台和与所述支撑台配合的杠杆式施力机构，以及设置在支撑台和杠杆式施力机构之间的剪切力施加机构7，所述支撑台包括水平台14、安装在水平台14上的竖支撑杆2和固定安装在竖支撑杆2顶部的横支撑杆3，所述杠杆式施力机构包括固定安装在实验台1底部的主支块24、穿过主支块24的连杆4和与连杆4连接的强度测试执行机构6，连杆4所在的直线与横支撑杆3所在的直线共面，强度测试执行机构6为矩形框，所述矩形框所在的平面与连杆4和横支撑杆3所在的平面相垂直，所述矩形框的下横杆垂直穿过连杆4，所述矩形框的两个竖杆垂直穿过实验台1，横支撑杆3上安装有位移传感器11，位移传感器11的位移检测端穿过横支撑杆3与所述矩形框的上横杆的上表面接触，水平台14上安装有提供剪切力施加机构7反作用力的底盘10，剪切力施加机构7包括用于水平套装被测试件15的试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17，试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17中任意两个的下端面连接有水平限位板19，试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17中剩余的一个的上端面与所述矩形框的上横杆的下表面配合，且其下端面与水平限位板19之间具有间隙；

位移传感器11通过通信模块与控制器12通信。

需要说明的是，通过强度测试执行机构6与连杆4配合，实现对剪切力施加机构7施加载荷，进而实现对被测试件15的剪力施加，剪切力施加机构7的三个试件套筒中一个试件套筒的放置状态与其他两个试件套筒放置状态不一致，导致该放置状态较其他两个试件套筒为凸起状态，将该试件套筒与矩形框的上横杆的下表面配合，使得矩形框的上横杆的下表面对该试件套筒施加压力而所产生的剪力，既能应用于双向剪切测试，又能应用于层间剪切测试，结构简单，易拆卸、加载方式简便，非专业试验人员均可操作，能快速、简便、准确地反映所检测工程材料的剪切强度；通过在横支撑杆3上安装有位移传感器11，位移传感器11的位移检测端穿过横支撑杆3与矩形框的上横杆的上表面接触，通过位移传感器11采集被测试件15位移变化，结合杠杆式施力机构给定的压力，能完整的反应被测试件15的抗剪强度，位移传感器11通过通信模块与控制器12通信，实现控制器12的远程数据采集，根据相关弹性力学知识和有限元计算结果，在被测试件15中指定位置施加垂直压力，当试件发生剪切断裂时，采集垂直位移最大值以及结合受力，根据受力分析结果，试件发生断裂时所受的层间剪切力与垂直位移最大值存在一定的对应关系，根据测试的垂直位移最大值能够推算出层向剪切力，并能相应推断出试件破坏时的抗剪能力，稳定可靠，且可对多组试验同时进行，将多组试验数据同时输入至控制器12并将结果在结果显示器上显示，可靠稳定；矩形框所在的平面与连杆4和横支撑杆3所在的平面相垂直，可根据实际试验需求，设计各种宽度的强度测试执行机构6，进而对各种宽度的剪切力施加机构7进行测试，可减短横支撑杆3的长度，减少支撑台的体积；本系统易于操作，可进行多个试样数据同时自动采集并输出，在减少实验人员的工作量的同时，也减少了在人工读数时因时间和人为引起的试验误差，增加了试验数据的精确度，实验结果稳定。

本实施例中，所述通信模块为无线通信模块，位移传感器11通过无线通信模块与控制器12无线通信，所述无线通信模块为蓝牙无线通信模块、WIFI无线通信模块或GSM无线通信模块。

需要说明的是，通信模块采用无线通信模块，可减少数据线的连接，增加通信距离，避免设备的移动，位移传感器11通过无线通信模块与控制器12无线通信，可进行多个试样数据同时自动采集并输出，减少人工读数和人为引起的试验误差，节省试验时间，提供试验效率。

本实施例中，所述通信模块为有线通信模块，位移传感器11依次通过有线通信模块和多路数据采集卡与控制器12有线通信，所述有线通信模块为RS232串口通信模块、RS485串口通信模块或USB通信模块。

需要说明的是，通信模块采用有线通信模块，可保证数据传输的稳定性，不受外界环境的干扰，避免数据丢失，可靠性高。

本实施例中，所述连杆4的一端设置有调节块23，所述连杆4的另一端设置有用于安装配重块的配重座5。

本实施例中，所述水平台14与底盘10之间安装有用于调节底盘10高度的升降杆13。

需要说明的是，设置底盘10的目的是通过底盘10为水平限位板19提供支撑面，为被测试件15提供反作用力，通过强度测试执行机构6和底盘10的配合，使得强度测试执行机构和底盘10同时对被测试件15施加压力，水平台14与底盘10之间安装有用于调节底盘10高度的升降杆13，实际使用中，剪切力施加机构7的高度可变，通过先将剪切力施加机构7放置入强度测试执行机构6内，通过升降杆13调节底盘10高度，使底盘10与水平限位板19抵接，适应多种高度的剪切力施加机构7的拉伸实验。

本实施例中，所述控制器12为PLC模块，所述PLC模块上集成有显示器。

本实施例中，所述试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17的结构尺寸均相等，所述试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17上均开设有与被测试件15配合且偏心布设的圆孔，试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17上靠近圆孔的一端面均设置有至少两个引导孔20，试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17上远离圆孔的一端面均设置有至少两个连接孔21，水平限位板19上设置有至少六个且与引导孔20和连接孔21相对应的安装孔；

试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17中任意两个的连接孔21通过销轴与水平限位板19中相对应的安装孔相连接，试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17中剩余的一个的引导孔20通过导杆22与水平限位板19中相对应的安装孔相连接。

需要说明的是，设置导杆22的目的是能够避免试件套筒一16、试件套筒二18和试件套筒三17中剩余的一个受压下行时产生的偏移。

实际使用时，要将不同尺寸的剪切力施加机构7安装在实验台1上不同的杠杆式施力机构中，将多个支撑台移至多个杠杆式施力机构位置处，且多个支撑台与多个杠杆式施力机构一一对应，支撑台移动至使位移传感器11接触矩形框的上横杆的中心位置为止，根据剪切强度需求在配重座5上放置配重，通过配重压连杆4，进而下拉强度测试执行机构6，使拉强度测试执行机构6和底盘10配合，实现拉强度测试执行机构6和底盘10同时对剪切力施加机构7施加压力，实际放置剪切力施加机构7时，剪切力施加机构7的三个试件套筒中的中间位置的试件套筒的放置状态与其两边的两个试件套筒放置状态不一致，导致中间位置的试件套筒为凸起状态，将该试件套筒与矩形框的上横杆的下表面配合，如图3所示；另外，剪切力施加机构7的三个试件套筒中的边缘位置的试件套筒的放置状态与其它两个试件套筒放置状态不一致，导致边缘位置的试件套筒为凸起状态，将该试件套筒与矩形框的上横杆的下表面配合，如图4所示；利用位移传感器11实时采集凸起状态的试件套筒的位移变化，进而得到被测试件15的位移变化，多台剪切强度测试仪中的位移传感器11均可通过通信模块将采集数据传输至控制器12中，并通过显示器显示结果，结构操作简单，易于实现剪切强度测试，减少人工参与，提高工作效率；当试验结束后，可将支撑台移出，单独封存。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

设计图

一种多通道连续数据采集的剪切强度测试系统论文和设计

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主设计要求

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