一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术中提出一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，包括固定装置、可移动装置和测试装置，本发明专利技术的结构设置有法向测试设备和切向测试设备，可以准确而又方便地测量材料表面的法向和切向冰黏附强度，适用于不同材料和不同粗糙度的材料表面冰黏附强度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置
本申请涉及冰黏附强度的测量领域，尤其涉及到一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度装置。
技术介绍
低温环境下由于空气中水的存在，材料表面会产生冰层和霜层冻黏的现象，冬季时室外电力设施表面结冰、结霜问题，对电力传输会造成较严重的危害，建筑设施表面积冰以及霜冻现象也会对建筑材料造成力学性能的影响，在高空环境中飞机机翼表面冰层冻黏附着现象会对飞机的气动性能造成较大的影响进而影响飞行安全。由于冰黏附现象的普遍存在，考虑到其对生产生活带来的影响，如何避免材料表面冰黏附和如何除冰的研究已经大量开展，目前对材料表面冰黏附问题的研究主要是对材料表面机械除冰、材料表面涂覆防冻液、改良材料表面性质等防除冰技术研究。而评价不同材料种类，不同材料表面特征(光滑、粗糙、规则非光滑)的冰黏附强度和冰黏附特点是研究防除冰技术的基础。目前国内外对材料冰黏附强度的研究有美国寒冷低区研究与工程实验室基于ASTMD3528-96(2002)测试标准，设计了双层搭接切应力测试方案，用于测量冰不基体间的剪切强度；国内专利“一种材料表面冰黏附强度法向力测试方法和装置”CN1022628789A利用拖拉剥离黏附探头与材料表面结冰区域的方法测试材料表面法向表面黏附强度；“一种冰黏附强度测试方法和装置”CN102269691B利用滑刀方式测量水滴结冰后与材料表面的切向黏附强度；“材料表面与覆冰层粘附强度扭转剪切力测量装置”CN109883948A利用扭矩轴测量冰层与材料表面的黏附强度扭转剪切强度；“一种风机叶片涂层覆冰附着力测试的试验装置”CN204389366U利用测量注水圆柱筒与材料表面结冰后的法向和切向黏结力计算材料表面的冰黏附强度；“一种测试覆冰或涂层结合强度的装置和方法”CN101482489B利用锥面容腔和堵塞的挤压和拉伸测试试件表面与冰的黏附力。总结以上测量冰黏附强度的测试方法和装置，主要问题有：(1)结冰面积无法准确控制，且冰与材料表面黏附面积过小，无法准确反映材料表面冰黏附强度；(2)测试装置中冰量过少，对冰直接拉伸会造成内部破坏的问题影响材料黏附强度的测量质量，增加重复试验次数。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种操作便捷、使用时间长久、高精度测量、适合多种材料表面冰黏附强度测试的测量材料表面冰黏附强度的实验装置。本专利技术中的测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，包括固定装置、可移动装置和测试装置，其中固定装置包括底座、支撑板、支架、滑块、滑轨；可移动装置包括固定结构、固定板、螺杆；测试装置包括法向测试设备、切向测试设备、尼龙绳一、连接件一、圆柱杯、尼龙绳二、连接件二；其中所述支撑板垂直设置在所述底座左侧，所述支撑板上设置有两个通孔一，所述底座右侧设置有型凹槽，所述可移动装置设置在所述型凹槽中，板状材料固定设置在所述固定结构中，所述T型凹槽的左侧壁设置有两个通孔二，所述通孔一和通孔二对应设置，在对应设置的所述通孔一和通孔二之间有滑轨，在两个所述通孔一的中间位置设置有安装孔，所述滑轨上滑动设置有所述滑块，导杆的一端延伸穿过所述安装孔，另一端与所述滑块固定连接，所述滑块上端固定有所述切向测试设备；在所述底座右侧上部设置有倒U型的所述支架，所述支架包括垂直设置在所述底座前后两侧的两个纵向支撑板和设置在两个纵向支撑板上部的横向支撑板，在所述圆柱杯的杯口涂覆防冻液之后将所述圆柱杯倒扣到所述板状材料上表面的中间位置处，将所述法向测试设备通过悬挂柱悬挂在正对所述圆柱杯的杯底中心位置的上方，所述悬挂柱固定在所述横向支撑板的中心位置下部，所述法向测试设备底端中设置有所述尼龙绳一，所述切向测试设备右端中设置有所述尼龙绳二。进一步地，所述固定结构具有与所述T型凹槽相适应的T型结构，在所述固定结构上部形成容纳板状材料的空间，在所述板状材料的前后两侧上部均放置有所述固定板，每个所述固定板上开设有两个螺纹孔，每个所述螺纹孔中安装有螺杆，所述螺杆穿过螺纹孔之后对所述板状材料的上表面顶紧以固定所述板状材料。进一步地，在所述将板状材料固定到所述固定结构中之后，将所述可移动装置从所述底座的所述T型凹槽右侧抽出。进一步地，所述圆柱杯的杯底设置有注水孔，用于向圆柱杯注入水。进一步地，在做切向冰黏附力测试之前，将所述尼龙绳二与所述圆柱杯侧部的连接件二进行连接。进一步地，在做法向冰黏附力测试之前，将所述尼龙绳一与所述圆柱杯杯底的连接件一进行连接。进一步地，将尼龙绳一与圆柱杯杯底的连接件一进行连接之后，利用法向测试设备进行拉伸测试，获得的杯口脱粘拉力值减去杯本身重量即为冰黏附材料脱粘时需要的法向力值。进一步地，将所述尼龙绳二与所述圆柱杯侧部的所述连接件二进行连接之后，利用所述切向测试设备进行切向拉伸测试，获得的杯口脱粘拉力值减去杯本身重量即为冰黏附材料脱粘时需要的切向力值。进一步地所述圆柱杯采用亲水材料，在所述圆柱杯内壁设置螺纹纹路。所述测量材料表面的法向和切向冰黏附强度的步骤包括以下方面：首先将板状材料放入固定结构中，然后将固定板放置在板状材料的前后两侧的上部，并将螺杆穿过固定板上的螺纹孔之后对板状材料的上表面顶紧以固定板状材料；然后将固定有板状材料的可移动装置从T型凹槽右侧抽出，放置在低温环境箱中，称量一定水后将水从圆柱杯杯底的注水孔注入圆柱杯内，等待圆柱杯中水凝结成冰后取出可移动装置，再次放置入底座的T型凹槽中；开始测量材料表面的法向和切向冰黏附强度，做法向冰黏附力测试时用尼龙绳一连接圆柱杯杯底的连接件一，连接完成后迅速利用法向测试设备进行拉伸测试，获得的杯口脱粘拉力值减去杯本身重量即为冰黏附材料脱粘时需要的法向力值；做切向冰黏附力测试时用尼龙绳二连接圆柱杯侧部的连接件二，连接完成后迅速进行切向拉伸测试，获得的杯口脱粘拉力值减去杯本身重量即为冰黏附材料脱粘时需要的切向力值。本专利技术可以准确而又方便地测量材料表面的法向和切向冰黏附强度，适用于不同材料和不同粗糙度的材料表面冰黏附强度测量。附图说明图1为装置右前上方斜视图；图2为装置左前上方斜视图；其中，1为底座，2为支撑板，3为支架，4为滑块，5为法向测试设备，6为尼龙绳一，7为连接件一，8为注水孔，9为圆柱杯，10为尼龙绳二，11为连接件二，12为螺杆，13为可移动装置；14为切向测试设备，15为滑轨，16为固定板。具体实施方式为了更好的解释本专利技术的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。请参阅图1至图2，本专利技术提出一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，其包括固定装置、可移动装置和测试装置，其中固定装置包括底座1、支撑板2、支架3、滑块4、滑轨；可移动装置包括固定结构13、固定板16、螺杆12；测试装置包括法向测试设备5、切向测试设备14、尼龙绳一6、连接件一7、圆柱杯9、尼龙绳二10、连接件二11；其中所述支撑板2垂直设置在所述底座1左侧，所述支撑板2上设置有两个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，其包括固定装置、可移动装置和测试装置，其中固定装置包括底座(1)、支撑板(2)、支架(3)、滑块(4)、滑轨(15)；可移动装置包括固定结构(13)、固定板(16)、螺杆(12)；测试装置包括法向测试设备(5)、切向测试设备(14)、尼龙绳一(6)、连接件一(7)、圆柱杯(9)、尼龙绳二(10)、连接件二(11)；其中所述支撑板(2)垂直设置在所述底座(1)左侧，所述支撑板(2)上设置有两个通孔一，所述底座(1)右侧设置有T型凹槽，所述可移动装置设置在所述T型凹槽中，板状材料固定设置在所述固定结构(13)中，所述T型凹槽的左侧壁设置有两个通孔二，所述通孔一和通孔二对应设置，在对应设置的所述通孔一和通孔二之间有滑轨(15)，在两个所述通孔一的中间位置设置有安装孔，所述滑轨(15)上滑动设置有所述滑块(4)，导杆的一端延伸穿过所述安装孔，另一端与所述滑块(4)固定连接，所述滑块(4)上端固定有所述切向测试设备(14)；在所述底座(1)右侧上部设置有倒U型的所述支架(3)，所述支架(3)包括垂直设置在所述底座(1)前后两侧的两个纵向支撑板和设置在两个纵向支撑板上部的横向支撑板，在所述圆柱杯(9)的杯口涂覆防冻液之后将所述圆柱杯(9)倒扣到所述板状材料上表面的中间位置处，将所述法向测试设备(5)通过悬挂柱悬挂在正对所述圆柱杯(9)的杯底中心位置的上方，所述悬挂柱固定在所述横向支撑板的中心位置下部，所述法向测试设备(5)底端中设置有所述尼龙绳一(6)，所述切向测试设备(14)右端中设置有所述尼龙绳二(10)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，其包括固定装置、可移动装置和测试装置，其中固定装置包括底座(1)、支撑板(2)、支架(3)、滑块(4)、滑轨(15)；可移动装置包括固定结构(13)、固定板(16)、螺杆(12)；测试装置包括法向测试设备(5)、切向测试设备(14)、尼龙绳一(6)、连接件一(7)、圆柱杯(9)、尼龙绳二(10)、连接件二(11)；其中所述支撑板(2)垂直设置在所述底座(1)左侧，所述支撑板(2)上设置有两个通孔一，所述底座(1)右侧设置有T型凹槽，所述可移动装置设置在所述T型凹槽中，板状材料固定设置在所述固定结构(13)中，所述T型凹槽的左侧壁设置有两个通孔二，所述通孔一和通孔二对应设置，在对应设置的所述通孔一和通孔二之间有滑轨(15)，在两个所述通孔一的中间位置设置有安装孔，所述滑轨(15)上滑动设置有所述滑块(4)，导杆的一端延伸穿过所述安装孔，另一端与所述滑块(4)固定连接，所述滑块(4)上端固定有所述切向测试设备(14)；在所述底座(1)右侧上部设置有倒U型的所述支架(3)，所述支架(3)包括垂直设置在所述底座(1)前后两侧的两个纵向支撑板和设置在两个纵向支撑板上部的横向支撑板，在所述圆柱杯(9)的杯口涂覆防冻液之后将所述圆柱杯(9)倒扣到所述板状材料上表面的中间位置处，将所述法向测试设备(5)通过悬挂柱悬挂在正对所述圆柱杯(9)的杯底中心位置的上方，所述悬挂柱固定在所述横向支撑板的中心位置下部，所述法向测试设备(5)底端中设置有所述尼龙绳一(6)，所述切向测试设备(14)右端中设置有所述尼龙绳二(10)。


2.根据权利要求1所述的测量材料表面法向与切向冰黏附强度的装置，其特征在于：所述固定结构(13)具有与所述T型凹槽相适应的T型结构，在所述固定结构(13)上部形...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾彬，罗健，石建军，黄辉，张晓梅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51