專利名稱：電流變液靜態剪切屈服強度測試方法及測試儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及材料科學領域中智能材料性能的測試，具體說是電流變液靜態剪切屈服強度測試方法及測試儀。
背景技術：
電流變液是一種新興的智能材料。它的表觀物理形態隨外加電場強度變化，在零電場強度時其表現為液態，在高電場強度下呈現為類固態，伴隨這一形態變化，該材料的力學性能也不斷變化。由于電流變液這種奇特的性能，使得它在機械、汽車等領域具有廣闊的應用前景，其中，最主要的用途是作為可控阻尼器的阻尼介質。電流變液在不同電場強度下的靜態屈服強度，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，但目前國內尚無測量電流變液在不同電場強度下的靜態屈服強度的專用設備，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。
發明內容
為解決現有技術中存在的無專用于測試電流變液靜態剪切屈服強度的儀器的缺陷，本發明提出了一種電流變液靜態剪切屈服強度測試儀。
本發明是利用一對相互平行的正極板和負極板間產生的相對運動，使待測電流變液達到靜態剪切屈服狀態；通過調節高壓電源的電壓改變施加在電流變液上的電場強度。當正、負電極板間產生相對運動時，待測電流變液達到靜態剪切屈服狀態，通過測得該屈服剪切力并根據標定系數換算后則得到電流變液的靜態剪切屈服強度。
本發明還提出了實現上述電流變液靜態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，力傳感器和載荷數顯儀。
電極板組由兩個互相平行的正極板和負極板構成；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、負極板分別與可調高壓電源的正、負極相連，通過調節高壓電源的電壓可改變施加在電流變液上的電場強度。
由于本發明將力傳感器和載荷數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、可控，從而保證了極板間電流變液處于靜態剪切變形狀態；同時，本發明的功能可擴展用于測試電流變液的其它性能參數，如剪切模量等。本發明具有測試精度高，應用方便，制造成本低廉的特點。
附圖1是電流變液靜態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成極板組，將待測電流變液充于正、負極板之間，通過調節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，當正、負極板間產生相對運動時，可使待測電流變液達到靜態剪切屈服狀態，通過測得該屈服剪切力并根據標定系數換算后則得到電流變液的靜態剪切屈服應力。
在實施中電流變液靜態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和載荷數顯儀1組成。
在絕緣硬質木板制成的托板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的兩側壁上表面各開有一條滑槽14，每條滑槽內的兩端放置有滾珠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；標準應變式力傳感器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構成一個整體，置于液池8內。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。當螺桿旋轉一圈時，螺桿頭僅前進0.5mm，因此可以保證加載過程緩慢、平穩，使得待測電流變液始終處于靜態剪切狀態。
裝配時1.滑槽14內滴入少量的潤滑油，以進一步減小摩擦。
2.將正極接線柱13、負極接線柱7通過導線分別與可調高壓電源的正負極相連。
3.測試儀的標定。以一種已經公開材料力學性能的電流變液為標準，將其置于本發明提供的測試儀內，對應給定的各個電場強度測得本儀器的測試結果。將該標準電流變液的已公開發布的靜態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定系數。經過試驗標定，本申請提供的電流變液靜態剪切屈服強度測試儀的標定系數為1.633。
具體的測試過程包括下列步驟1.液池8內不注入電流變液，緩慢旋動加力螺桿4，通過受力鋼珠3推動可動負極板，直到載荷數顯儀1上讀數最大，記錄該讀數，此讀數為系統摩擦力的大小。
2.將電流變液注入液池8內，注入量以液面剛好覆蓋負極板10上表面為準。高壓電源調到所要求的電壓。
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，直到載荷數顯儀1的讀數最大。此時的讀數減去步驟1得到的初始讀數，即為當前電壓條件下電流變液處于靜態剪切屈服時的載荷。
4.步驟3得到的載荷值與儀器的標定系數相乘即可得到相應的剪切屈服強度值。
權利要求
1.一種電流變液靜態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)間產生的相對運動，使待測電流變液達到靜態剪切屈服狀態；b.通過調節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，根據標定系數換算得到電流變液的靜態剪切屈服應力。
2.如權利要求1所述電流變液靜態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)，測出系統摩擦力；b.將電流變液注入液池(8)內，調節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)測定當前電壓條件下電流變液處于靜態剪切屈服時的剪切載荷；d.將剪切載荷值與儀器的標定系數相乘即可得到相應的剪切屈服強度值。
3.一種實現權利要求1所述電流變液靜態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)通過導線連通；正極板(9)亦通過導線與正極接線柱(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。c.電流變液充于正、負極板之間的液池(8)內；力傳感器(2)安裝在滑板上。
4.如權利要求2所述電流變液靜態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，兩側壁的上表面均有滑槽(14)，滑槽內有滾珠(12)。
5.如權利要求2所述電流變液靜態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.如權利要求4所述電流變液靜態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
本發明涉及一種電流變液靜態剪切屈服強度測試儀。為解決現有技術中無專用于測試電流變液靜態剪切屈服強度儀器的缺陷，本發明利用一對相互平行的正極板和負極板構成極板組，將待測電流變液充于正、負極板之間，通過調節高壓電源的電壓改變施加在電流變液上的電場強度；當正負極板間產生相對運動時，可使得待測電流變液達到靜態剪切屈服狀態，通過傳感器可直接測得電流變液的靜態剪切屈服應力。由于本發明將力傳感器和載荷數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，本發明的功能可擴展用于測試電流變液的其它性能參數，如剪切模量等。本發明具有測試精度高，應用方便，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 優先權日2004年3月1日
發明者楊智春, 李斌, 張開達 申請人:西北工業大學