新型多功能膜-基结合力测定仪的研制

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1、新型多功能膜/基结合力测定仪的研制

2、第1lunouseg(this)">3．1　机械部分　　机械部分是结合力测定仪的核心部分。其结构如图3—2所示。500)this.style.ouseg(this)">　　测力杆6是测量法向力P和切向力Q的传感元件。划针8用紧定螺钉7紧固其上。测力杆6结构示意如图3—3所示。500)this.style.ouseg(this)">　　在测力杆上，设计了两段相对较薄的部分，作为测力的弹性元件。它们之间相互垂直，分别用于测量法向力和切向力。在较薄部分的两侧对称地粘贴着电阻应变片，各自组成

3、测量电桥的两个桥臂。测量时，法向力和切向力同时作用于划针，使之分别被两组应变片的变形来检测。理论分析及实验表明，由于测力杆上两个较薄部分相互垂直，法向力和切向力又分别垂直于各自测量电桥所在的平面，加之两侧的应变片是相互对称的，则该结构的测力传感器不仅可以同时测量法向力和切向力，而且它们是相互独立的。　　加载电机通过加载螺杆及滑块，将电机的旋转运动变成直线运动，使划针压入和远离试块，完成加载和卸载；与此同时，移动电机驱动滑移螺杆及偏转支座，使固夹其上的试块相对划针水平往复运动。如此，两个相对运动的复合，就实现了划针对试块

4、的加载划拭。3．2　计算机数据采集与处理部分　　结合力测定仪配置了以PC机为核心的数据采集与处理系统。由传感元件从划针得到的应变信号，经两个独立的信号通道接入动态电阻应变仪；模拟信号经应变仪放大、滤波，进入DATATAKER数据采集器，由其完成A／D转换后输入微机。微机通过程序控制DATATAKER进行数据采集，并完成数据处理。处理后的数据可绘制多种图形。数据和图形最终可打印输出或通过显示器拍照留存。4　结合力测定仪的标定　　　　结合力测定仪的标定分两部分：法向力P的标定及切向力Q的标定。　　为了考虑传感器上两路信号间

5、的相互干扰，标定法向力P时，必须同时记录两个通道上的信号VPP及VPQ。其中VPQ表示法向力P对切向力Q通道信号的干扰。同理，标定切向力Q时，也必须同时记录两个通道上的信号V及VQP，VQP表示切向力Q对法向力P通道信号的干扰。两种载荷的标定方程如下：1）法向力P的标定方程500)this.style.ouseg(this)">2）切向力Q的标定方程500)this.style.ouseg(this)">其中，VPP和V为主标定信号，而VPQ及VQP分别为传感器通道的干扰信号。500)this.style.ouseg(

6、this)">　　标定程序采用QuickBASIC语言编制，处理数据十分方便。同时由式（4—3）可以看到，法向力P对切向力Q通道干扰很小（KPQ／KPP＝0．0625），而切向力Q对法向力P通道的干扰较大（KQP／K＝0．211）。但是这种线性干扰可以在数据处理程序中通过解线性方程组来予以消除。5　结束语　　　　结合力测定仪属小型多功能试验仪器，首次将膜层结合力测试及模拟单颗粒磨损试验功能组合于一体。试验表明：它不仅可对膜层试块进行结合力测试，还能对膜层及整体材料模拟单颗粒磨损试验。其具备的功能如下：　　1）测试各种膜

7、层膜／基复合体系的结合力；测试膜／基复合体系参数（如膜厚、表面硬度、弹性模量等）对临界载荷LC的影响；2）对膜层及整体材料模拟单颗粒磨损实验；测试多种因素（如攻角、速度、载荷等）对膜层及整体材料单颗粒磨损特性的影响。　　结合力测定仪具有如下特点：1）构思新颖、结构简单、集多种功能于一体、实用方便；2）加载倾角可调，可实现自动递增加载；数据采集与处理计算机化，测试结果可靠性高；3）可在原始数据的基础上，绘制多种实验报告曲线；4）两种信号采样频率可调，响应频率快，可精确捕捉加载开始及结束的全程信号。　　综上所述，结合力测定

8、仪是测试膜／基复合体系结合力及模拟单颗粒磨损试验的简便实用的良好工具。［