拉伸技术（共10篇）
拉伸技术 篇1
0 引言
微尺度下的力学特性研究有助于微机械电子系统(MEMS)的结构设计、功能实现以及可靠性分析。目前已经发展了许多微机械性能测试技术[1,2,3,4],如拉伸法、弯曲法、纳米压痕法等,其中,微拉伸测试方法具有直接得到材料应力-应变曲线、试验数据准确可靠等显著优点,是应用最普遍的微构件测试方法之一。但是微尺度下拉伸测试的技术难度很大,主要体现在位移和载荷的高精度检测,试样的轴向对准、固定及微拉伸试样的制作。在Bagdahn等[5]搭建的微拉伸装置中,试样单元放在五维压电微动工作台上,试样的悬浮端采用静电吸附法或紫外线固化胶法夹持,用电容式位移探针测量系统的总位移,用微力传感器测量拉伸载荷力。Isono等[6]在原子力显微镜(AFM)下搭建的微型拉伸测试机,由PZT压电驱动,微力传感器和线性位移传感器(LVDT)的分辨率分别为0.38μm和10nm。Eberhard等[7]利用步进电机驱动双螺母滚珠丝杠,使两个螺母上的滑块连同其上的夹具相对运动,从而拉伸试样。丝杠一侧的精密线性导轨起到导向作用,保证试样尽可能沿轴向拉伸。丁建宁等[8]采用电磁-线圈驱动,用光纤位移传感器测量位移和多晶硅薄膜的弹性模量。在上述4种典型微拉伸测试装置中,只有第三种考虑了轴向对准精度问题,但其位移检测精度较低。
本文的目的是搭建一种微拉伸测试平台,要求该平台具有高精度检测载荷和位移的功能,可作为通用的MEMS微构件力学性能测量平台,测量弹性模量、断裂强度和屈服强度等性能参数,并为以后的集成测试提供标定平台。本文研究的重点是微拉伸测试装置的搭建、装置的整体刚度标定以及试样的轴向对准与夹持,并以拉伸单晶硅梁为例验证微拉伸装置的性能。
1 微拉伸测试平台
1.1 硬件组成与测试原理
图1为微拉伸测试装置的示意图。压电叠堆置于柔性封装结构内部,并连接于动载物台以拉伸试样;电感式位移传感器检测压电叠堆的驱动位移;静载物台连接在微力传感器上,并通过五维微动台调整实现动静载物台的轴向对准;特制载物片固定在动静载物台上用于夹持微拉伸试样的两端;CCD显微观测装置用于引导装配,观测微构件拉伸变形、初始裂纹与断裂过程。装置的设计见文献[9]。在微拉伸测试装置中,微力传感器直接测量试样的轴向拉伸力,量程为500mN,精度为0.25mN。位移传感器用于测量压电陶瓷的驱动位移,其精度为0.1μm,量程为10μm,此位移量包含了试样的变形量、微力传感器输出位移、载物台固定螺钉的滑移变形以及试样固定胶的剪切变形,后三者通过标定得到。微拉伸装置对精度的要求特别高,因此对各驱动感测部件的精度和装配精度的要求也特别高,操作上亦需谨慎,谨防灵敏部件的损坏。测试平台见图2。
1.五维微动台 2.微力传感器 3.CCD显微观测装置 4.静载物台 5.载物片 6.动载物台 7.压电驱动器 8.位移传感器
1.2 图像数据采集与PID位移控制
数据采集是对微力传感器信号和电感式位移传感器信号的采集。通过力传感器的拉力-信号关系曲线和位移传感器的位移-信号关系曲线,在LabVIEW平台中将信号实际代表的物理量以图标的形式显示在界面上,并增加了数据实时保存、数据回调等功能。图像采集是通过在LabVIEW中调用VC++编程的ActiveX控件实现的,它与传统的调用动态连接库C节点相比有明显优势,大大缩短了编程时间,并且程序的平滑升级性和并行开发性有很大进步。
对于准静态微拉伸测试,位移的精确控制非常重要。本文采用一种闭环PID算法对压电陶瓷装置进行控制,控制程序利用LabVIEW提供的PID Control Toolkit工具箱编写。当微拉伸测试系统的输入位移按照0～0.3μm的单调线性递增方式加载时,跟踪精度达到10nm。
1.3 整体刚度标定
由于微力传感器为应变片式,在检测拉力的同时,其结构内部敏感单元也发生微小变形,分享了压电驱动位移的一部分,即压电陶瓷的驱动位移=试样的变形量+微力传感器输出位移+载物台固定螺钉的滑移变形+试样固定胶的剪切变形。由于微力传感器的量程仅为500mN,采用标准的力载荷发生器和非接触式高精度位移传感器标定载荷拉力与输出端变形量的关系很困难,因此利用现有的微拉伸测试装置对装置的整体刚度进行标定,以分析后三项对位移检测的影响。
首先估测力传感器的刚度。用柔性较好的硅铝丝粘在静动载物台上,压电陶瓷驱动,通过静动载物台将载荷传递到微力传感器。利用图像法测量静载物台左侧的位移,即微力传感器的输出位移,4次试验得到的拉力-输出位移关系曲线如图3a所示。图像法测位移是在50倍放大物镜下进行的,标定出的像素与位移关系是0.49μm/pixel,图像法测位移的精度不太高,是造成拉力-输出位移曲线不太平滑的主要原因。在知道了微力传感器的刚度后,可以安全地标定测试装置的整体刚度。用刚性较大的硅片将静动载物台刚性连接,压电陶瓷驱动,通过静动载物台将载荷传递到微力传感器。位移传感器测量压电驱动位移,微力传感器检测拉伸力,3次试验得到的拉力-位移关系曲线见图3b。从两次试验结果可看出:装置位移主要来自微力传感器,固定螺钉的滑移变形和试样固定胶的剪切变形非常小,可忽略。
2 试样制备与夹持
微拉伸试样采用微加工工艺制作,微加工工艺分表面微工艺和体硅微工艺两种,各自具有不同的制作特点,并且对夹持方式有不同的要求。对于表面微工艺,薄膜梁一端固定在基底上,另一端悬浮,在制作中存在的粘附和残余应力等使试样的成品率较低;悬浮端不宜采用机械式夹持,常用静电吸附或树脂胶粘固[5]。对于体硅微工艺,薄膜梁的两端均固定在基底上,基底的完全刻蚀和薄膜梁的释放困难,其夹持常采用机械式夹持[7,8]或树脂胶粘固[8]。由于试样尺寸在微米量级而测试装置中驱动检测部件在毫米量级,给试样的精确轴向对准带来很大的困难,在已有文献中,夹持过程中没有考虑试样的轴向对准精度,这在很大程度上影响测试的精度和重复性。本文采用体硅微工艺制作试样,凹凸台载物片式轴向对准与松香-乙醇黏液固定试样。
2.1 硅薄膜拉伸试样的制作
图4为试样的制作工艺流程简图,主要加工工艺有热氧化、光刻和感应耦合等离子体(ICP)刻蚀硅基底。选择双面抛光厚度为300μm的N型单晶硅硅片,标准清洗去除硅片表面有机物、金属杂质、颗粒和自然氧化层等,在氧化炉中热氧化,氧化层厚度为1.5μm,见图4a;接着正面光刻,将拉伸梁版图Ⅰ转移到氧化层表面,拉伸梁对应晶向为〈110〉;双面对准光刻背面,缓冲氢氟酸(BHF)腐蚀SiO2,将刻蚀窗口版图Ⅱ转移到氧化层表面,见图4b;然后以背面氧化层为掩膜,ICP刻蚀硅基底至剩余20μm厚的Si,见图4c;再以正面氧化层为掩膜,ICP刻蚀至释放Si梁,见图4d;最后去除表面氧化膜,见图4e。单晶硅薄膜拉伸梁的设计尺寸:长×宽×厚为1500μm×15μm×20μm。试样加工在大连理工大学微系统中心完成,采用的主要设备有SUSS MA6光刻机、Alcatel AMS 100 ICP刻蚀机。ICP背面刻蚀硅时刻蚀速率达16μm/min,刻蚀深度均匀性小于5%。
2.2 凹凸台载物片式轴向对准
图5为凹凸台载物片夹持装置示意图。载物片分为左右两片,分别用于动静载物台上。试样两端分别放置于大的凹槽中,槽中各有两个凸台用于试样的快速定位。在每个载物片的周围有对准刻度线,为了保证试样和载物片之间的安装精度,载物片亦采用微加工工艺制作。载物片的制作工艺流程如图6所示。采用〈100〉晶向厚800μm的单晶硅为基底,标准清洗;进行热氧化;接着正面光刻,采用版图Ⅲ,BHF腐蚀氧化层;然后ICP刻蚀硅,深度为300μm;最后再热氧化以增强载物片的耐磨损性能。左右载物片成对制作,在ICP刻蚀凹槽的同时,两载物片相连处刻蚀出分离窄槽,利用硅片沿晶向断裂的特性,将左右载物片分离。
试样的安装遵循以下步骤:
(1)动静载物台之间的粗对准。静载物片由轻质的Al合金线切割加工而成,质量不足5g,以确保对力传感器输出信号的影响降至最小。动静载物台上表面均划出对准线,通过调整五维微动台使静载物台与动载物台具有同一垂直高度、水平度和轴向对准度。检测工具为CCD显微观测系统和微型水平仪。
(2)载物片粘贴和轴向对准调整。将载物片粘在动静载物台上,以对准线为基准进行精确的轴向对准调整,此步骤需反复调整。
(3)放置试样于载物片中,使试样固定端上的两个方孔与载物片中的两凸台相匹配,并滴入微剂量的松香-乙醇溶液,待固化。图7为载物片粘固后和松香-乙醇粘固试样后的实物图。
此对准固定方法的优点是操作容易,提高了试样的对准精度,并且有很好的重复性和可靠性,试样去除很容易,用乙醇棉球擦拭即可去除松香黏液,不必反复装卸载物台;缺点是松香-乙醇溶液的固化时间长,需2～3天时间,影响测试效率。
3 拉伸实验与结果分析
在试样制作中,拉伸梁两侧留有保护框架梁以防拉伸梁断裂,所以需要在拉伸试样固定以后在线切断框架梁。这里采用牙科刀具,金刚砂车针在30×404r/min的转速条件下切断框架梁,并且保持单晶硅梁不被损坏。PID控制压电驱动位移实现匀速拉伸,得到的典型载荷-位移曲线如图8所示,此位移为压电驱动器的总驱动位移。拉伸单晶硅梁时的状态可以看成是单晶硅梁与测试装置的串连。由弹簧串联刚度公式有
式中,K1为拉伸测试装置的轴向刚度,即标定曲线斜率,K1=5.382mN/μm;K2为拉伸梁的轴向刚度;K3为拉伸试样时的总刚度,即拉伸时载荷-位移曲线的斜率,K3=4.611mN/μm。
1. 单晶硅拉伸2.装置整体刚度
单轴拉伸时
式中,F为载荷拉力;w为单晶硅梁的宽度;t为单晶硅梁的厚度;E为弹性模量;L为单晶硅梁长度;ΔL为梁的伸长量。
测量单晶硅梁的实际几何尺寸:w×t=13.5μm×21.3μm,L=1499μm,计算得到单晶硅〈110〉方向上的弹性模量为166.3GPa。共做了5组实验,弹性模量为167±5GPa,与已有单晶硅的测试数据一致。单晶硅梁拉伸时拉力-位移关系曲线如图8所示。
影响单晶硅弹性模量测量误差的因素有:试样的变形位移测量误差、试样上拉力载荷的测量误差和试样尺寸的测量误差,其中,间接测量的是试样的变形位移。位移传感器测试的是总驱动位移,包含了试样的变形位移、力传感器的变形位移、固定螺钉的滑移变形和试样固定胶的剪切变形。虽然后两者相对前两者所占分量很小,但因装置的刚度标定包含了除试样变形以外的三种位移分量,所以不能略去。由于力传感器信号非常小,并且每次的拉伸测试中位移和力信号都存在温漂和零漂,为了减小误差,在数据处理上不采用减法运算,而是从刚度系数的角度推导试样的变形位移。另外,单晶硅试样梁的厚度不均匀(由ICP刻蚀引入的梁两端厚度略大于中间厚度)会带入相对较大的测量误差。
4 结束语
本文介绍的微拉伸测试装置,能够直接检测拉伸试样的拉力载荷,精度达0.25mN。试样的变形位移通过装置整体刚度标定间接得到,极大降低了力传感器变形、固定螺钉的滑移变形和固定胶的剪切变形对试样位移的测量误差。在试样的轴向对准方面,采用与微构件相匹配的凹凸台载物片可实现试样的高精度、简捷、快速对准,在固定方面,避免动静载物台的装卸,提高了测试的可靠性和重复性。凹凸台载物片对准的缺点是试样的变形位移为间接测量,只适合变形位移较大的试样拉伸测试,而当试样的变形位移较小时,位移检测精度就会受到影响。该测试装置用于测量MEMS中微构件的弹性模量、断裂强度等性能,也可用于集成力敏单元的测试结构的标定。
摘要：针对微尺度下构件的力学性能测量问题,搭建一种片外驱动微拉伸测试装置。该测试装置具有高精度的力载荷与位移检测能力,精度分别达毫牛级和亚微米级;可在线标定装置的刚度系数,利用弹簧串联模型获取试样的拉伸变形。在微构件轴向对准、夹持方面采用凹凸台载物片与松香-乙醇溶液粘合的方式,有效提高了微拉伸测试技术的精度、可靠性与重复性。利用该装置可测量微构件的弹性模量、断裂强度等力学性能。用该装置测量了单晶硅梁在〈110〉晶向上的弹性模量,并分析了装置的测量误差。
关键词：微拉伸测试,轴向对准,弹性模量,单晶硅
参考文献
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最方便的健身——拉伸（三） 篇2
5.合手侧属功（图1）
自然站立，双脚分开与肩同宽。深吸一口气，两臂经侧上举合掌，五指并拢，两手大拇指相扣，并将双臂举至头顶上方;深呼一口气，上体左侧屈，坚持10-20秒钟之后，还原到开始的姿势;以同样的动作要领，上体右侧屈，然后回到站立姿势。注意调整呼吸到正常状态，以便接下来进行3-5次左右两侧的交替弯曲，这个动作具有双重作用，既能充分拉伸双臂的肌肉，又能很好地增强腹部肌肉的柔韧性。
6.蜷腿松髋拉伸（图2）
端坐于平整的地上或床上，使两个脚掌相对，并用双手分别握住两脚掌。然后，开始慢慢向会阴的方向拉伸，同时伴随的动作是两边膝盖的上下抖动，向下抖动时注意尽量接近地面，以获得增强髋关节柔韧性的最佳效果，坚持这个动作1-2分钟。
7.弓腿拉伸（图3）
自然站立，双腿并拢，两臂贴于体侧，身体呈一直线;左腿前迈成弓步，右腿伸直，尽量不要弯曲;上身向前倾，双手着地，支撑身体。保持这个姿势10-20秒钟，在此过程中一定要注意右小腿最大限度地伸直，否则无法体会充分拉伸右腿后部肌肉的感觉;调整呼吸到正常状态，稍微休息之后，以同样的动作要领充分拉伸左腿后部的肌肉，左右腿交替练习2-3次后效果更佳。
伸展拉伸完毕后，利用几分钟来闭目养神，具体做法如下：
（1）两臂左右分开，掌心向上，深吸气，同时两臂上举至头顶。
（2）掌心向下，两臂呈环抱状下压，同时呼气，待两臂伸直后，双掌自然交叉重叠，置于下腹部正中，也可以双臂自然下垂放在身体两侧。
（3）保持起势的姿势，闭目静立，做轻缓的腹式呼吸，注意力尽量集中在手掌与腹部的一起一伏之中，想着“丹田”，而不去想其他事情。
闭目养神，可以使整个身体处于一种异常松弛和舒适的状态，气血归于平顺，阴阳归于调和，神清而气定，慢慢进入一种练功后的忘我状态，独自在冥冥之中陶醉。
拉伸技术 篇3
关键词：聚合物流体,拉伸流变测量,Meissner拉伸流变技术,改进旋转流变技术,纤维撕扯流变技术,Sentmanat拉伸流变技术
近年来,聚合物流体拉伸流变测量技术渐渐成为聚合物加工领域研究的焦点。这是因为在纺丝、发泡、吹膜、吹塑、注塑及挤出等许多聚合物加工过程中,拉伸流体的拉伸黏度、应变硬化、弹性及稳定性等因素都会对产品的最终性能产生重要影响[1,2,3,4,5,6]。
相对于剪切流变参数而言,测量拉伸流变参数难度要大很多,一方面是因为难以得到维持稳定的拉伸流动状态;另一方面,对于很多实际的聚合物加工过程,最重要的参数并非流体的稳态拉伸黏度,而是它的瞬态拉伸黏度[7]。同时,在拉伸流变参数的测量过程中,还常常受到多种因素的干扰,使测量失去准确性。这些因素包括材料黏度属性、端部效应、温度控制、试样准备以及仪器校正等。
Dealy[8]总结了早期拉伸流变测量技术的发展。近来随着测量理论和仪器技术的进一步发展,拉伸流变测量技术在理论研究和工业应用领域都取得了重要的进展。目前,应用较广的拉伸流变测量技术有RME技术、MRR技术、FSR技术以及SER技术。本文将分别对这些技术的结构原理、发展过程和应用情况进行介绍和总结。
1 RME技术
RME技术由Meissner和Hostettler开发[9],是一种较为典型的聚合物熔体拉伸流变测量技术。在其基础上开发的RME拉伸流变仪是目前应用较广的一种聚合物熔体拉伸流变仪。图1为RME拉伸流变仪的示意图。它主要由1个风动工作台和4个由金属带连接的夹具组成。夹具互成反向转动;金属带由一个电加热炉驱动,带上有突起的梯级,用于拉伸试样;在靠近试样两端有两个销,其直径比试样高0.5mm,起间隔作用,防止拉伸前上部的金属带挤压到试样而引起测量误差;在带上还有两个稍微伸出的金属舌片,避免试样在测量过程中掉落。
Schulze等[10,11]在不同的地点采用RME测量仪对比循环测量了LLDPE的拉伸流变性能,各地所得结果吻合良好。RME技术相比之前技术的改进主要在两个方面:一方面是金属传送带取代了啮合齿轮,另一方面是采用氮气等惰性气体来控制温度。这些改进给RME带来不少优点,如它只需很少的材料就可进行测试,拉伸范围大,可达到7个Hencky应变单位,而且,由于采用惰性气体而不是油浴控制温度,操作温度可以达到350℃。
RME技术与其它技术结合可以用来测量等双轴及平面拉伸条件下熔体的拉伸流变性能。原先的等双轴拉伸和平面拉伸流变测量[12,13]只能局限在室温条件下进行。Hachmann等[14,15,16]利用RME技术对其进行了改进,用金属带取代了原先测量仪中的齿轮,并结合了原测量方法中所使用的旋转夹具,在高于室温的条件下测量了LDPE、HDPE和PS试样的等双轴和平面拉伸流变参数,结果合理。
图2为Hachmann的等双轴及平面拉伸流变测量的示意图。等双轴测量和平面测量的主要区别在于夹具的摆放。对于等双轴测量,夹具呈圆周摆放,而对于平面测量,夹具则呈矩形摆放。在等双轴测量过程中,所有夹具的金属带等速转动;在平面测量过程中,其中的六个夹具(2、3、4、6、7、8)的金属带等速转动,而夹具1和5保持不动,以保证试样侧面位置固定。除了使用金属带代替齿轮之外,Hachmann还使用惰性气体取代油池来支持试样。相对于以往的等双轴及平面测量仪,Hachmann的流变仪尺寸较小,一方面可以保证减小试样周围的加热空间,另一方面也可以有效地减小试样的用量。
随着RME技术应用越来越广,还发展出了一些辅助装置。如由Handge等[17,18,19]设计的安装在RME上的快速淬冷装置。图3为该装置的示意图,它利用液氮将拉伸试样快速淬冷,并同时利用前端锋利的刀锋将试样截断,所得的固化拉伸流变试样便于进行光学参数测量。Hange利用该装置对聚苯乙烯的应力-光学系数进行了测量,其结果与其它文献的研究结果一致。这种装置有很好的应用前景,将其用于不相溶共混聚合物被拉伸时的微观结构分析,可有效地提高分析的精确性。
RME技术是一种直接的拉伸流变测量方法,其测量过程与理论上的均匀拉伸过程一致,测量数据物理意义明确,易于分析,结果可靠。但它也存在着一定的局限性,如目前RME流变仪价格昂贵,功能相对单一,而且对于操作的要求也比较苛刻,操作者稍有失误就会导致较大误差。
2 MRR 技术
MRR技术是指在传统的旋转流变仪上进行改装,使其可以进行拉伸流变参数测量的技术。由于可利用原有的旋转流变仪,成本较低。近年来,MRR技术也有不少尝试,最近受到关注的是Maia等[20,21]在Weissenber流变仪上的改装。这种改装利用了旋转流量计的驱动系统及测量系统来测量流体的单轴拉伸黏度。
MRR装置如图4所示。整个测量系统固定在Weissenberg流量计上;仪器底盘与马达连接,通过传动带系统将转动传递到滚筒,角速度控制在10-5 rad/s5;滚筒转动拉伸试样的一端,另一端则固定在流变测角计的顶盘上,拉力的精度为10-5N。在实验过程中,试样长度通过固定在Weissenberg流量计上的仪器主体的滑动来控制,滚筒的夹紧力则由弹簧控制。试样在硅油池的浸泡程度可以控制温度,精度在±1℃。
目前,Maia等将这项技术应用在多种不同材料的拉伸流变参数测量上[22,23,24],如PE、PS、聚异丁烯、PP/液晶共混体系以及PA6/EPM共混体系等,所得的测量结果与RME和纤维缠绕等技术的结果相吻合。
MRR技术结构较为简单,成本较低,试样的用量较少(一般在0.1cm3左右),试样加载迅速,而且还充分利用了Weissenberg流量计精确的驱动系统和测量系统。但是它的测量范围比RME等技术窄,当应变量超过5时,难以得到准确的测量结果,而且当测量时间较长时,其测量结果的波动性较大,数据的重现性也不如RME技术。这些缺陷都限制了它的进一步应用。
3 FSR技术
FSR是丝状拉伸流变技术的简称,主要用于表征高分子溶液的流动行为。早期的丝状拉伸流变仪存在一些严重的缺陷,如有未知的预剪切阶段,难以达到稳定的拉伸流动状态等,而且不同的设备在相同的拉伸速率下所测得的数据差别很大。这表明此时拉伸黏度值是一个瞬时值,而且它的大小主要依赖一些其它的参数而非应变速率。
为了弥补早期装置的种种缺陷,Matta等[25]首先设计出了落盘装置,这种装置是将少量的流体置于两个圆盘之间,并让底部的圆盘在重力作用下自由下落,产生近乎理想的纯拉伸流动,并可计算出流体在拉伸过程中所受到的拉力。在落盘装置的启发下,Tirtaadmadja等[26]设计出了新的拉伸装置,该装置对两盘的分离进行了控制,使流体在实验过程中处于近乎理想的单轴拉伸状态,并可对流体由平衡态转入稳态时的应力情况进行跟踪。图5是FSR流变仪的示意图,主要部件包括两个圆盘、运动控制系统、传感器以及数据处理系统等。两个圆盘由控制系统控制,不同的装置在圆盘的运动要求上稍有不同,在实验过程中,有的装置是两个圆盘同时移动,而有的装置是只有其中的一个移动。传感器主要用于同步测量在受控的拉伸过程中的拉力值Fp以及被拉伸溶液中部的直径Dmid。数据处理系统主要由电脑和相应软件组成,另外,有些装备上还装有摄像设备用来记录固定盘附近的流体的变形情况。McKinley等[27,28,29,30]采用FSR装置对不同的流体进行了测量,分析在单轴拉伸流动条件下的应力松弛和双折射现象,并将测量结果与数值模拟结果进行比较,用于验证流体的本构模型。
目前FSR技术更多地应用在高分子溶液的拉伸流变参数测量上,也有研究者尝试将其应用在聚合物熔体拉伸流变参数测量上。Bach[31]、Rasmussen[32,33]和Nielsen [34,35,36]等利用FSR装置对LDPE、LLDPE和PS等熔体进行了测量,并将结果与RME等技术的测量结果进行了比较。
FSR测量技术是一种较可靠的用于粘弹性流体流变参数测量的技术,尤其适用于高分子溶液拉伸流变参数的测量。它可以有效地将拉伸效应从剪切的影响中分离出来,还可以对包含剪切和拉伸两种效应的复杂流体的流动行为进行有效的预测,并可为流体本构方程的建立提供有用信息,但是FSR技术对聚合物熔体进行测量时的试样准备工作繁琐,其精确度还有待进一步的探讨,而且它只能进行单轴拉伸,无法进行平面拉伸和等双轴拉伸的测量,其应用也有一定的局限性。
4 SER技术
Sentmanat extensional rheometer(简称SER),是由Sentmanat[37]在Münstedt拉伸流变仪的基础上开发出的拉伸流变测量装置。图6为该装置的示意图,主要包括一对缠绕转鼓(一主一从)、一对啮合齿轮、驱动轴和扭转轴等。转鼓固定在轴承上,由啮合齿轮结合。测量开始时,驱动轴的转动带动主转鼓转动,主转鼓带动从转鼓以相同的转速反向转动,从转鼓的转动拉伸试样两端,并使试样缠绕在转鼓上。
Sentmanat利用SER装置对LLDPE、LDPE和UHMWPE熔体的拉伸流变参数进行了测试,并将所得的数据与RME和FSR等技术得到的数据进行了比较,结果吻合较好。近年来,Sentmanat等[38,39,40]将SER装置与传统的旋转流变测量系统相结合,建立了一个通用性较强的测试平台。在这个平台上,Sentmanat等[41,42]还对包括共混体系和纳米复合材料体系等多种材料体系进行了拉伸流变、拉力、粘附性以及动态摩擦等各种性能测试,结果合理。
以SER装置为基础的测量平台成本不高,适合于实验室在原有的设备基础上进行改造,而且平台的综合应用性强,不仅可以测量材料体系的拉伸流变行为,还可以在较大的温度和动力学范围内对固体及熔融材料的各种力学行为进行表征。但是,在SER装置测量过程中,对于温度控制要求很苛刻,很少的温度偏差就会影响实验结果,而且该装置在测量开始存在预拉伸,在测量过程中又会有较明显的热膨胀,这些因素都将干扰最终的测量结果,其精度比RME等技术要稍差一些。
5 结语
钢筋拉伸试验影响因素探讨 篇4
【关键词】钢筋；拉伸试验 ；影响因素
【Abstract】As an important building material， reinforced steel plays an important role in the stability of building components. With the continuous development of China's construction industry， the requirements for the quality of reinforced more stringent. The tensile test of steel bars is the test method of testing the main mechanical properties of steel bars. During the test， the choice of specimens， the selection of measuring instruments， the method of clamping the steel bar， and the rate of stretching will affect the tensile test results. . In this paper， the factors affecting the tensile test of steel bars are discussed in order to eliminate the adverse influence factors and ensure the accuracy of the test results.
【Key words】Steel bar；Tensile test；Influencing factors
任何一项建筑工程都离不开钢筋的使用，钢筋的性能直接影响到构件的整体性能。而钢筋的物理性能中屈服强度、抗拉强度、伸长率等指标是通过拉伸试验来检测获得。因此开展对于钢筋拉伸试验影响因素的探讨可以保证钢筋重要物理性能的检测准确性，从而可以为各项工程中使用的钢筋质量做好把關。
1. 影响因素
1.1 试样对钢筋拉伸试验的影响 。
试样选取是钢筋拉伸试验过程中最为基础也是最为重要的一个步骤。首先，试样是指钢筋材料各种相关性能的载体，而钢筋拉伸试验正是对所选取的钢筋试样进行试验来达到一系列试验目标的目的。在取样的过程中，钢筋取样选择的部位不同、钢筋取样选择的方向不同以及样胚的切取等不同都会对最后的拉伸试验的结果造成很大的影响。取样时，应该避开钢筋的端部，选取中间位置。在钢筋拉伸试验的过程中，对于钢筋取样部位的不同会直接影响到钢筋拉伸试验的结果。
1.2 测量仪器对钢筋拉伸试验的影响。
在钢筋拉伸试验的过程中，相关涉及到的主要设备为万能材料试验机。目前万能材料试验机大致可分为两种：液压万能材料试验机、电液伺服万能材料试验机。随着GB/T 228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》国标的实施，建议使用电液伺服万能材料试验机。电液伺服万能材料试验机采用电磁阀控制加载油压，可以恒定加荷应力，试验结果更为精准。另外，测量仪器选取的时候，测量仪器的零点、测量时所遭受到的压力等也都会对钢筋拉伸的试验结果产生一定的影响，所以，在进行钢筋拉伸试验的时候一定要校准测量仪器的数值，进而最大程度较少仪器对钢筋拉伸试验所造成的影响。
1.3 夹持方法对钢筋拉伸试验的影响。
在进行钢筋拉伸试验的过程中，所使用的夹持方法会对钢筋拉伸试验结果造成很大的影响。首先，如果所选择的钢筋试样夹持方法不合理；那么就有可能会导致试样对象出现打滑或者折断问题，从而造成相关数据的不准确或偏离正常值。另外，使用辅助夹具，也会造成所采集的数据不一样，会比不使用夹具的测量值偏小。由此可见，在进行钢筋拉伸试验的过程中一定要注意所使用夹持的方法，以免影响到数据的采集。
1.4 拉伸速率对钢筋拉伸试验的影响。
拉伸速率是钢筋拉伸试验过程中应控制的一个参数，在试验过程中所使用的拉伸速率直接影响应力应变的关系。因此，在钢筋拉伸的过程中，应按照相关试验规定的速率进行操作。在实际工作的过程中，应该使拉伸速率保持在相应的拉伸区间内保持较为平衡的状态中。
1.5 操作人员对钢筋拉伸试验的影响。
试验人员的专业技能水平会对钢筋拉伸试验的结果造成较为明显的影响。在实际操作过程中，往往会因为进行相关试验人员的专业技能水平的高低而造成结果的不同。所以，要在实验室制定人人遵守的试验准则，并遵守规范。除此之外，参加相关单位组织的能力验证活动也是检测结果准确性的有效方法。
2. 钢筋拉伸试验影响因素的消除措施
2.1 试样——在选取试验的过程中注意查看钢筋的铭牌，确保一致性。避免在钢筋端部取样，选取中间位置。
2.2 仪器——定期做好设备的检定工作，完善期间核查项目，认真做好设备的日常维护，确保夹具的正常活动。
2.3 夹持方法——在试验过程中，应保证加荷轴线始终与试验中心保持一致，对于不同直径的钢筋应选取对应的夹具，并保证钢筋位于夹具中间的夹槽里。
2.4 拉伸速率——在选择拉力机时，尽可能选择具有应变控制能力的拉力机，确保拉伸速率设定后保持稳定。
2.5 操作人员——试验人员需经过培训后上岗，严格按照试验流程进行操作，提高试验人员的技能水平和熟练度，保证检测的准确度。
3. 结束语
钢筋拉伸试验是钢筋无聊性能的重要检测手段，只有保证检测数据的科学性才可以对钢筋的质量进行有效把控，保证各个工程的质量，从而指导实际检测工作，提高检测的科学性、准确性。
参考文献
[1] 崔艺贤，金属拉伸试验的影响因素及防治措施[J]黑龙江交通科技，2014（01） .
拉伸技术 篇5
1 拉伸技术的解剖及生理学原理
一个典型的关节由肌肉、肌腱、骨骼、软骨和韧带组成。肌腱将骨骼和肌肉连接起来。关节的活动范围主要受关节的构造而定, 其次受韧带、肌腱、肌肉、脂肪组织、体温、年龄和性别等因素的影响。关节的活动范围可以通过可塑性伸展和弹性伸展得以改善。可塑性伸展指软组织永久性的拉长。弹性伸展是指软组织暂时性的被拉长。
从整体功能上看, 肌肉可看成两种主要的成分, 即收缩成分和弹性成分。人类大多数位移运动都是拉长收缩和缩短收缩相交替进行, 即缩短收缩前先产生拉长收缩, 使肌肉中的弹性成分被牵拉而伸长贮存弹性势能, 从而使其后的缩短收缩利用这一弹性势能而产生更大的收缩力量和更快的收缩速度。如准备投篮时, 肱二头肌收缩, 肱三头肌被拉长并贮存弹性势能, 投篮时肱三头肌迅速收缩使肘关节充分伸展并将球投出。
2 拉伸运动的形式
2.1 静力性拉伸
静力性拉伸运动是指在一定时间里, 局限在一定活动范围内的拉伸活动。它的主要动作特征是动作缓慢, 做静力性拉伸运动时会有不适的感觉, 但不会感到疼痛。跟据不同的拉伸方法, 静力性拉伸分为以下几种类型。 (1) 主动拉伸:指主要靠收缩肌的力量来支撑, 而不是靠其他力量来保持在一定位置, 如单腿上举。对运动员来说, 主动拉伸锻炼主动柔韧性与潜在的动力柔韧性, 和运动的关联性比较大。 (2) 被动拉伸运动:指靠自身体重、同伴或器械使肢体在一定的位置上伸展。被动拉伸运动对增强运动员的关节活动很有效果, 同时放松的、缓慢的拉伸对肌肉痉挛也有缓解的作用, 但是, 不规范的拉伸很容易使运动员受伤, 协助练习者一定要小心。 (3) 等长拉伸:指肌肉群被拉伸时进行等长收缩。等长拉伸和主动拉伸与被动拉伸相比, 是提升静力——被动柔韧的最有好方式。等长拉伸由于拉伸引起的肌肉疼痛也很轻, 同时也有助于增强肌肉的力量。练习时可以借助器械、同伴或自己的肢体来提供阻力。
2.2 动力性拉伸
动力性拉伸运动由一整套大幅度的动作组成, 比静力性拉伸运动强度要大, 一般要放在静力性拉伸运动之后。动力性拉伸运动能够刺激某些特殊关节神经系统的活动, 通过这些活动, 使肌肉和关节为接下来的训练做好热身准备。
2.3 PNF拉伸法
PNF即本体感受神经促进术。这种技术主要是应用了肌肉被动伸展后, 因反射而产生放松状态的原理。运动时需要—名协助者帮忙。其过程为:收缩—逆向运动—保持 (6~10秒) —放松—向相反方向牵伸或收缩—放松—向相反方向牵伸 (反复3~4次) 。
3 拉伸练习的顺序
身体部位的拉伸顺序也很重要。先拉伸大肌肉群有助于最大可能地伸展小肌肉群, 一般会从躯干开始:从拉伸腰背臀部、髋部及大腿部位开始。拉伸顺序依次为:躯干与下肢—腰背—髋关节—臀部—大腿后侧肌群—大腿内侧肌群—股四头肌—腓肠肌—踝关节以及脚部。上肢与颈部:肩部肌群—手臂—手腕、手—颈部。
4 在训练课中的应用
4.1 在准备部分的应用
准备的热身部分应包含拉伸练习, 可是把拉伸练习作为热身是一种错误的概念与认识。正确的概念是热身过程包含一些拉伸练习。所以, 拉伸活动该安排在一般性热身活动的后面。
动力性拉伸通过其有节奏、有控制地慢慢加大动作幅度, 对篮球运动员的动力性柔韧有着特殊作用, 使运动员从静止状态进入随后练习所需要的生理状态。而且动力性拉伸练习有助于刺激某一关节肌肉的神经系统, 使肌肉和关节为更剧烈的活动做好准备。因此, 动力性拉伸是篮球训练课的准备部分中最理想的拉伸方法。动力性拉伸的练习形式可分为:原地动力性拉伸和移动中的动力性拉伸。原地动力性拉伸方法有:侧踢腿、前 (后) 踢腿、扩胸运动和振臂运动等。移动中动力性拉伸方法有:跑动中提膝抬腿、后踢腿跑、侧踢腿跑、交叉步跑等。
4.2 在基本部分中的应用
通过一段时间的正确拉伸的技术训练后, 它可以渐进并持久的加强关节的活动范围, 使运动员的力量与柔韧方面得到全面的提升。所以, 可把拉伸练习用作与运动员体能训练计划的一项主要的组成部分。在特定的体能训练课的基本部分中, 可采用不同的拉伸来练习相应的柔韧性, 提高篮球训练对球员的柔韧素质。
对动员来说, 运动中要进行动力性动作, 而在做爆发性动作时若某关节缺少力量与柔韧性会导致韧带与肌肉产生运动损伤。增强动力性柔韧与动作幅度以内的力量可预防运动损伤。动力性拉伸练习是发展动力性柔韧的最好方式。静力柔韧性是动力柔韧性基础, 而前者又分被动柔韧性与主动柔韧性。主动柔韧性和被动柔韧性与运动能力水平有很大关系, 前者可采用主动拉伸法和PNF拉伸法来开展, 后者可成为前者的辅助性练习, 多采用被动拉伸方法。主动柔韧性要求运动员: (1) 有一定的被动柔韧性使关节达到一定的伸展程度。 (2) 要求肌肉具有相当的力量可以使肢体保持在一定的位置上。利用自身重力作用于肌肉与关节的静力性等长拉伸, 特别是与篮球技术有关的各关节附近的肌群的等长拉伸, 对运动员小肌肉群的力量与耐力非常有效, 并有助于预防因关节力量不足引起的运动损伤。
本部分的练习常采用被动拉伸和PNF拉伸两种方法来发展球员的柔韧素质。 (1) 被动拉伸法。被动练习是在同伴或教练员的帮助下完成的。掌握正确的技巧方法, 对于确保被动练习的安全性至关重要。需要注意的是: (1) 帮助拉伸练习的同伴, 一定要慢慢地做动作, 缓慢渐进地施力, 并能加以控制; (2) 被动练习不能使练习者产生疼痛感, 但要有适度的牵张感; (3) 练习者的拉伸程度, 应恰到好处, 过度的拉伸并不见得好; (4) 练习者与帮助练习的同伴, 要一直保持语言交流, 从而保证拉伸的适度及安全性。方法有:坐压、仰卧压膝、单膝压胸侧压膝、仰卧拉伸大腿后肌群、梨状肌拉伸、交叉拉伸、蝶状拉伸、单腿股四头肌拉伸、胸肌拉伸、双肩及二头肌拉伸等。 (2) PNF拉伸法。运动时需要一名协助者帮忙。具体步骤如下: (1) 协助者针对被拉伸者想要拉伸的方向, 慢慢用力推压; (2) 被拉伸者受到协助者的推力使其伸展时, 对拉伸的反方向用力以抵抗协助者的推力, 此时协助者尽量用力维持在固定的伸展角度上, 也就是在该伸展角度维持肌肉的等长收缩; (3) 持续6~10秒的等长收缩之后, 肌肉因被伸展而变得放松, 协助者再渐进地增加拉伸的幅度直到被拉伸者感到轻微的不适, 并在拉伸最大幅度的位置上维持15~30秒钟。用此步骤反复做2~3遍。理论上PNF拉伸过程中的等长收缩可以帮助被拉伸的肌群达到放松的效果, 从而可以使肌肉被拉伸的较长。此外, 拉伸时等长收缩的过程还会增加被拉伸肌群的绝对肌力和肌耐力。
4.3 在结束部分中的应用
篮球训练课的基本部分的练习, 运动量很大, 使队员的肌肉处于紧张状态。因为静力性拉伸只消耗很少的能量, 可以舒缓肌肉紧张、发展静力柔韧性的作用, 在结束部分的放松环节中, 能够放进一些静力性拉伸促进肌肉放松是最好的, 且由于此时肌肉温度较高, 进行静力性主动拉伸不易损伤。在做静力性主动拉伸时, 一定要慢慢地进行, 直到肌肉感觉处于最佳状态。需要注意的是:每一个动作应在拉伸的最大幅度上保持15~20秒;重复每一动作练习2次;每星期练习5~7次;一定要使身体各部位都得到拉伸。
静力性主动拉伸的方法有:直体前屈压腿、侧开立压腿 (侧压和下压) 、弓箭步压腿 (前压和侧压) 、髂胫韧带拉伸、坐式腹股沟拉伸、仰卧提膝、仰卧举腿、仰卧交叉拉伸、侧臀肌拉伸、交叠拉伸、直立拉伸股四头肌、直立拉伸腓肠肌等。
5 结语
(1) 拉伸技术的适当应用可有效提高运动员的柔韧素质, 增强肌肉的弹性。在篮球训练课的不同阶段采用适宜、有效的拉伸方式, 可起到减少运动损伤和缓解运动疲劳的效果。 (2) 拉伸练习是一项循序渐进的过程, 且必须掌握正确的拉伸方法, 切不可过急, 避免发生不必要的肌肉损伤。 (3) 在篮球训练课当中, 无论采用哪种拉伸形式, 都要严格控制拉伸时间。时间不足, 则起不到拉伸的效果;长期的时间过长的拉伸, 则容易导致肌肉的弹性降低。
参考文献
[1][美]全美篮球体能教练员协会.NBA体能训练[M].孙欢, 译.北京:人民体育出版社, 2004.
[2]张英波.现代体能训练方法[M].北京:北京体育大学出版社, 2006.
[3]刘卫军, 袁守龙.牵伸训练[M].北京:北京体育大学出版社, 2007.
[4]郭英, 许明浩.拉伸技术在足球训练课中的运用探讨[J].长江大学学报, 2008, 9.
拉伸技术 篇6
关键词：法兰,温变,扭力拉伸,螺栓紧固
某石化公司0.8Mt/a丙烷脱沥青装置采用了先进的导热油炉加热方式为装置提供热源。工艺介质和被加热的导热油热载体换热, 获取热量后进行生产。沥青闪蒸罐进料加热器E107/AB是U型管换热器。由于温度和压力的波动, E107/AB管箱法兰频繁出现渗漏, 经多次紧固不能解决泄漏问题。不仅容易造成人员烫伤, 还可能引起火灾等事故, 严重影响装置的安全、平稳、长周期运行。
一、换热器工况及管箱法兰泄漏分析
沥青闪蒸罐进料加热器实际操作中温变情况出现较多。其换热器的相关参数明细见表1。
管箱法兰通过螺栓的预紧力, 使垫片和法兰密封面之间产生足够的压力, 垫片表面产生的变形足以填补法兰密封面的微观不平, 达到密封的目的。校核法兰的强度, 测量平直度、粗糙度等均符合要求。校核波齿复合垫的强度和回弹性也符合要求。螺栓螺母的材质、强度、刚度、回弹性符合要求。但现场观察发现法兰泄漏处的部分螺母有松动迹象, 说明预紧力不均匀。
螺栓在螺孔中, 其温度变化会滞后于法兰。在加热的时候螺栓不会像法兰面一样膨胀的那么快, 法兰面将在短期内发生载荷增大, 这有可能导致螺栓屈服。在冷却阶段螺栓冷却滞后于法兰, 会引起短期内载荷丢失。螺栓的预紧力在实际工况中随着温度压力变化而处于动态变化的, 适度均匀的预紧力, 是防止泄漏发生的关键。为此, 装置在2009年停工检修时使用了扭力拉伸控制技术。
二、扭力拉伸控制技术的工作原理
扭力拉伸控制技术的核心部件是带螺纹的螺母垫圈 (图1) 和液压驱动套筒, 通过螺母垫圈和液压驱动套筒来实现扭矩和拉伸预紧力的转换。六角螺母垫圈顶部为环形平面, 底部的六角面上机械加工有径向发散沟槽, 下方的六角螺母体内是螺纹圈。转动螺母垫圈直到垫圈底部和法兰表面贴合, 将螺母拧到螺母垫圈上, 液压驱动头将套筒扣在螺栓螺母和垫圈上, 套筒握住垫圈下方六角体使其不转动, 同时转动螺栓螺母, 螺栓不转动, 进一步转动螺母时, 螺栓就能直接被拉伸。同时垫圈内部的螺纹牙随之沿轴向上移, 从而扭矩能转换为拉伸力。紧固完成后, 就如同双并螺母, 具有一定的防止松动效果。扭力拉伸技术工作原理如图2。液压扭力扳手是由工作头、液压泵以及高压油管组成。通过高压油管, 液压泵将动力传输到工作头, 驱动工作头旋转螺母的拧紧或松开。液压泵可以由电力或压缩空气驱动。液压扳手的工作头主要由三部分组成, 框架 (壳体) 、油缸和传动部件, 液压扭力扳手工作原理示意见图3。和扭矩液压扳手做对比, 液压扳手上的反作用力臂被一个驱动套筒所替代了, 螺栓不存在任何扭转, 轴向拉伸没有弯曲力。
三、紧固流程
(1) 通过工况调研了解每个应用的参数。
(2) 清洗前检查法兰、螺栓螺母及密封垫状况, 测量法兰尺寸, 检查密封垫压痕, 检查法兰外观。检查螺栓螺母精度及螺纹咬合情况。
(3) 清洗后, 检查法兰及密封垫接触外观;用激光平行仪检查密封垫接触平整度, 法兰上取8个点, 任何两个高度差不超过0.25mm。检查密封垫接触粗糙度。如不合格应更新或修复。
(4) 计算螺栓预紧力。
(5) 制定详细的紧固流程。
对所有螺母进行顺序编号标注。第一遍分三步进行螺栓预紧, 第一步按30%目标扭矩依照序号进行“十”字对角全部螺母紧固。第二步按70%目标扭矩紧固。第三步按100%目标扭矩紧固。第二遍按照100%目标扭矩进行对角错位方式紧固, 第三遍进行顺时针方向100%目标扭矩紧固。
单部工具紧固耗时较长, 还可以用同步紧固技术对同一法兰上的多个螺栓同时进行紧固。可以选择四部机具同步紧固, 也可以选择50%或100%机具覆盖紧固, 100%工具覆盖可以消除人为误差, 螺栓紧固更加精确、安全。同步紧固保证法兰平行闭合, 确保密封垫均匀受力, 同时减少工具移动的次数, 节省检修时间。
(6) 螺栓预紧力检查。测量螺栓伸长量并确认螺栓载荷, 不合格时应重复紧固, 直至合格。结合规范对法兰对中进行检查, 检查紧固后的法兰间隙是否均匀, 检查紧固后法兰的平行度。
四、结语
拉伸技术 篇7
1 材料进场
1.1 预应力筋及配件要求
(1) 预应力混凝土的钢绞线应符合G B/T 5224—2003《预应力混凝土用钢绞线》要求, 供应商应提供每批钢绞线的实际弹性模量值。
(2) 预应力的热处理钢筋应符合G B 4463《预应力混凝土用热处理钢筋》要求。
(3) 钢配件的普通碳素钢应符合G B 700《碳素结构钢》要求。
(4) 预应力筋、锚具、夹具、连接器应具有可靠的锚固性能、足够的承载能力和良好的适应性, 能够保证预应力筋的强度, 安全地实现预应力张拉作业。符合现行国家标准T B/T 3193—2008《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》的规定。
1.2 管道材料及其性能要求
(1) 管道材料应采用刚性或半刚性金属及高密度聚乙烯材料制成, 应具有一定的强度, 保持一定的形状, 防止在搬运和浇筑混凝土过程中损坏。管道材质不应与混凝土、预应力筋或水泥浆产生不良的化学反应。
(2) 金属管道尽量采用镀锌材料制作, 并具有良好的柔韧性、耐磨性和绝缘性能, 其性能应符合J G/T 3013《预应力混凝土用金属螺旋管》的要求。高密度聚乙烯波纹管的制作材料和管道性能应符合JT/T 529《预应力混凝土桥梁用塑料波纹管》的要求。
2 张拉机具设备
(1) 数量应满足施工进度计划和对称张拉的需要。
(2) 应与锚具配套使用。
(3) 应对千斤顶与压力表的配套进行检验, 确定张拉力与压力表读数之间的关系曲线。
(4) 确认千斤顶与压力表配套检验的有效期。
3 预应力筋制作和预应力体系安装
3.1 预应力筋制作
(1) 预应力筋的下料长度不能以设计图纸给定的长度为标准, 应经计算确定。计算时应考虑结构孔道长度、锚具厚度、夹具长度、千斤顶长度、锚杯 (过渡套) 长度及限位板限位高度。
(2) 检查预应力筋编束时, 应检查预应力筋强度是否一致和有无缠绕现象。预应力筋在储存、运输和安装过程中, 应采取防锈或防损伤措施。
3.2 管道安装
(1) 波纹管安装完成后, 检查压浆孔、抽气孔、排气孔是否畅通。检查合格后将压浆孔、抽气孔、排气孔用封盖封住, 防止浇筑混凝土时水泥浆渗入, 造成孔道堵塞。
(2) 胶管内应穿放芯棒, 芯棒直径与胶管内径之差不得大于8 m m。胶管接头宜设在跨中处, 接头用铁皮管套接, 套接长度不得小于30 c m。胶管与铁皮管间隙不得大于1 mm, 并应密封不漏浆。
(3) 焊接作业时采取有效保护措施, 并检查管道有无损坏。
3.3 锚垫板安装
(1) 检查锚垫板有无错误和较大误差, 以及锚垫板与孔道是否垂直。
(2) 检查钢筋布置是否准确、合理。
(3) 钢筋和管道是否妨碍浇筑混凝土, 如果妨碍浇筑前采取技术措施。
4 施加预应力
4.1 预应力孔道和张拉
(1) 32 m全梁纵向预应力钢筋分2处设置, 分别为腹板束和底板束。腹板束每边4层, 每层2束, 底板共有11束。预应力孔道位置见图1。
(2) 全梁预应力张拉分预张拉、初张拉和终张拉。
(3) 预张拉和初张拉的锚外控制应力为930 M P a, 终张拉的锚外控制应力为1 438.09 MPa。
4.2 预应力张拉阶段构件的混凝土强度
预应力张拉各阶段混凝土强度应按设计文件图纸要求, 无具体要求时应根据相关规范。一般情况下, 混凝土强度达到设计强度的50%时拆除内模;梁体混凝土强度达到设计强度的80%时进行早期部分张拉 (初张拉) ;梁体混凝土强度达到设计强度的100%, 且弹性模量也达到100%, 混凝土龄期满足10 d时进行终张拉。
4.3 伸长量计算
预应力筋钢绞线的理论伸长值按照整束分段计算法计算。
平均张拉力为:
伸长值ΔL为:
式中:PP——预应力筋张拉力;
Ay——预应力筋截面积;
Eg——预应力筋弹性模量;
L——从张拉端至计算截面的孔道长度;
k——每米孔道局部偏差对摩阻的影响系数;
μ——预应力筋与孔道移之间的摩擦系数;
θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角, rad。
根据实测管道和喇叭口的摩擦阻力, 确定每米孔道局部偏差对摩擦的影响系数k, 取值为0.004 88, 预应力筋与孔道移之间的摩擦系数μ取值为0.64;弹性模量E g取值根据钢绞线出厂合格证数据取值。每束钢绞线的伸长值按照分段取值的原则进行计算。
4.4 油表读数与实际伸长值量测
(1) 全梁张拉时采用4只350 t油顶。每只油顶对应一个油表。油表读数通过千斤顶效验后的线性回归方程计算。
(2) 预应力筋张拉前需先调整初应力σ0, 张拉按下列程序进行。0～20%σc o n初始应力 (量缸体伸出值a和工具夹片外露值e) →控制应力σcon (量缸体伸出值b和工具夹片外露值f、计算实际伸长值ΔL、静停5 min) →再次测量工具夹片外露值并做好记录→锚固 (油压回零、卸下千斤顶后在工作夹片外画线做标记) 。
(3) 预应力筋采用张拉力控制, 并以伸长值进行校核。实际伸长值与理论伸长值的差值控制在6%以内, 且两端伸长值之差控制在10%, 否则暂停张拉, 待查明原因并采取措施调整后再继续张拉。
(4) 超误差的原因判断和采取的措施。伸长值过大或过小对预应力混凝土结构不利。产生超误差的原因:作业人员量测、读数误差、尺误差;千斤顶、油表故障和未校验或校验过期、使用次数超过规定;垫板与孔道不垂直或管道局部有灰浆;孔道摩擦损失计算与实际不符;预应力筋材料质量不稳定;预应力筋弹性模量与计算时的取值不一致;操作方法不当, 两端伸长值相差过大。
采取调整措施:对作业人员进行培训;对张拉设备进行检查和校验;消除局部故障;调整操作方法, 使两端伸长值大致相同;对预应力钢绞线材料重新取样试验, 特别是在预应力筋材料质量不稳定时应在盘中、两端分别取样试验;进行摩擦阻力损失测定, 调整张拉控制力;预应力钢绞线弹性模量测定 (在结构实体上至少进行10次) , 测定后对理论伸长值进行修正;原因不明时对张拉力进行有限调整。
5 注意事项
(1) L0长度应考虑张拉工具锚与工作锚之间张拉伸长的长度, 不同型号的千斤顶长度不同, 应现场量测。
(2) 预应力筋弹性模量E g和截面面积A g应按规定检测频率检测进场预应力筋, 不能以弹性模量1.98×105 M P a定值和公称面积代替。如E g、A g发生变化, 应及时调整理论伸长值和张拉控制应力。
(3) σcon应考虑由锚具变形、预应力筋回缩和分块拼装构件接缝压缩等引起的应力损失, 通常采用超张拉方法予以减少。
(4) 张拉时箱梁两侧腹板宜对称张拉, 不平衡束不能超过一束。严格按照设计图规定的编号及张拉顺序张拉。张拉24 h后检查全梁断、滑丝数量, 其不得超过钢丝总数的0.5%, 一束内不得超过一丝, 也不得位于同一侧。
参考文献
[1]铁道部经济规划研究院.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S], 2005
[2]铁道部经济规划研究院.铁路混凝土工程施工技术指南[S], 2005
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[4]刘绪明.后张法预应力筋理论伸长量精确计算方法探讨[J].山西建筑, 2004 (14)
拉伸技术 篇8
随着冲压拉伸件的广泛应用, 冲压拉伸件的形状越来越复杂, 精度要求越来越高, 对冲压拉伸模具的复杂性、精确性的要求随之提高。如果采用传统的模具结构, 不但尺寸不易保证, 而且废品率高不易成型, 影响生产效益。采用拉伸筋的拉伸模, 可以在同样拉伸设备和相同压边力下, 生产出合格拉伸件, 降低废品率, 提高企业经济效益。设计出理想并符合实际操作的拉伸模需要模具设计人员具有一定的工作经验和对拉伸机参数的了解。
2 拉伸筋的作用
确定冲压方向、工艺补充部分和压料面形状是决定能否拉伸出满意拉伸件的先决条件, 但是拉伸筋能够控制压料面上整个拉伸毛坯的流动, 根据拉伸件的需要增加或减小压料面上各部位的进料阻力。因此, 拉伸筋的位置、根数和形状处理不当, 也不可能拉伸出满意的拉伸件。在拉伸模调整的最后阶段改变拉伸毛坯局部形状外, 主要是调整拉伸筋的松紧来增加或减小压料面上各部位的进料阻力, 以获得合格的拉伸件。
2.1 增加进料阻力。
压料面之间的拉伸毛坯受径向拉应力和切向压应力外, 还受反复弯曲应力, 拉伸毛坯反复弯曲几次拉入凹模里, 因此增加了进料阻力。
2.2 使进料阻力均匀。
由于径向部分进料阻力小, 圆角部分有切向压应力, 拉伸毛坯的材料变厚, 进料阻力增大, 因此径向部分设计拉伸筋就使径向部分和圆角部分进料阻力均匀。
2.3 降低对压料面接触的要求。
用拉伸筋以后压料面之间的间隙可以适当加大, 稍大于料厚, 这样压料面接触对拉伸的影响就不大了, 如果不用拉伸筋, 则对压料面接触的要求就高, 而且压料面还容易磨损和拉毛, 在拉伸件上会产生划痕, 严重产生破裂。
2.4 拉伸稳定。
有些拉伸件不用拉伸筋, 靠调节压力机外滑块四角的高低, 外滑块成微量倾斜装, 使压料面上各部分的压料力不同, 也能够拉伸出合格件, 但是对于规则简单的圆柱型拉伸件较适用, 对含有球面拉伸件很不稳定。
2.5 增加拉伸件刚性。
3 通过具体实例说明拉伸筋的作用
如图1, 该零件带有球面圆弧, 为防止球面起皱和单纯增加压边力而损坏压力机, 然而设计模具时采用拉伸筋, 不但防止球面起波浪, 保证零件质量要求, 同时提高压边力的同时保证压力机不超载, 但拉伸筋的位置必须保证零件的工艺尺寸要求, 特别是切边尺寸要求。
3.1 加大径向拉应力。
该工序零件毛坯设计模具时, 带有拉伸筋, 防止大球面圆弧形成波纹, 故整圈带有拉伸筋, 如果模具不设计拉伸筋, 压边力调整很困难, 也能拉伸出切边之前毛坯件, 但是很不稳定, 在球面和直壁上经常形成波纹, 带有拉伸筋后, 消除波纹并且拉伸稳定。
3.2 平衡凹模周边进料阻力和凹模周边进料量。
在凹模平面放拉伸筋之前, 一味加大压边力, 不但压力机负载加大甚至超负荷, 而且球面易破裂, 废品率太高。为避免上述问题, 在模具压边圈和凹模设计拉伸筋, 避免球面产生波纹和压力机超负荷, 并且避免因压边力加大导致球面破裂问题。模具结构如图2。
1底板2定位销3凹模圈4托件板5下模6凸模7杆8内六角螺秤9内六角螺秤10凹模11昌圈12盖板13内六角螺秤
4 拉伸筋位置和结构
从图1可以看出拉伸筋位置必须不能影响后道切边工序尺寸, 同时保证拉伸工序的可操作性。否则需要重新设计和验证。从图2知道, 从压力机的调整来说, 要求拉伸筋最好装在压边圈上, 因为调整压力机时, 拉伸筋是不打磨的, 拉伸槽在拉伸凹模上便于打磨和研修。
5 结束语
本零件拉伸工序已正式投入使用, 批量生产的零件满足图纸要求, 且尺寸满足图纸要求, 尺寸稳定, 废品率低, 满足了新产品开发时间紧, 任务重的要求, 在短时间内就批量生产出合格产品, 充分体现在拉伸模具中拉伸筋的作用, 特别带有球面的零件。带有拉伸筋的拉伸模具有很多优点, 但其装配精度要求较高。设计带有拉伸筋的拉伸模具, 要综合考虑各方面的因素。要求设计人员有一定的专业知识和一定的实际生产经验。
摘要：本文介绍了含有球面拉伸件拉伸模的结构及其工艺特征。在模具设计及其制造过程中, 针对企业的具体设备、技术等有限条件, 制造带有拉伸筋的球面拉伸模具, 在实际生产中, 废品率低, 拉伸件达到技术要求, 并获得了较大的经济效益。
最方便的健身——拉伸（二十七） 篇9
手太阳小肠经上有19个穴位：少泽、前谷、后溪、腕骨、阳谷、养老、支正、小海、肩贞、臑腧、天宗、秉风、曲垣、肩外腧、肩中腧、天窗、天容、颧髎、听宫。
手太阳小肠经的循行路线与大肠经比较相似，只是位置上要比大肠经靠后，从作用上来讲也没有大肠经那么广。它从小指的外侧向上走，沿着胳膊外侧的后缘，到肩关节以后向脊柱方向走一段，然后向前沿着脖子向上走，到颧骨，最后到耳朵。
为什么说小肠经是心脏健康的晴雨表呢？
我们先来了解一个生活现象，现在很多人的工作要每天守在电脑旁，经常会肩膀酸痛，如果不知道休息和保养，发展下去，就是后背痛，接下来是脖子不能转动、手发麻。通常医院会将这些症状诊断为颈椎病，其实，这是心脏供血不足，造成小肠气血虚弱导致的。心与小肠相表里，这种表里关系是通过经络通道联系起来的。心脏有问题，小肠就会有征兆。比如西医所说的颈椎病，开始只是肩膀酸，这就是告诉你：这里的气血已经不足了。然后是酸痛，酸痛是因为血少，流动缓慢而瘀滞，不通则痛。后来发展到僵硬疼痛也是由于血少，血流缓慢，再加上长期采用同一个姿势，血液就停滞在那里；如果心脏持续供血不足，那么停滞的血液就会形成瘀血。没有新鲜血液的供应，肌肉、筋膜就会变得僵硬，而且极易遭受风寒的侵袭，睡觉时容易落枕。
另外，有的人脾气很急，总是心烦气躁，好争执，这在中医看来就是心火亢盛。心里的火气太大，无处宣泄，就拿小肠经“撒气”了，结果小肠经就会肿胀、硬痛，然后牵连到耳朵、喉咙、脖子、肩膀、肘、臂、腕、小手指，造成这些地方疼痛或麻木。
所以，我们说小肠经是心脏健康的晴雨表，一定要多加关注。通过小肠经，我们可以预测心脏的功能状况，还能够用调节小肠经的方法来治疗心脏方面的疾患。
【拉伸方法】
（1）两腿屈膝，左脚直接向前迈一步，自然伸直，脚跟着地，脚尖向上勾起。腰向右转，两手环握杖划圆弧，方向经身体右侧至后下方再向上方，最后杖举至头右侧上方。这时注意手型变化，右手外旋手腕180度，手指舒伸，手心向上贴杖，左手环握。随即左脚落平，身体重心前移至左脚，右脚点地，两膝伸直。腰向左前45度转体，杖划弧，方向为向前、向体左侧后下方。右手划至左腰侧，这个动作似船夫撑船动作。双眼目视前方（图1）。
（2）右腿屈膝、屈胯，身体重心移至右腿，左腿自然伸直。同时，腰继续左转，杖划弧，方向由身体左侧经后下方向上，至头左侧上方。然后与上一动作手法相同，右手外旋手腕180度，手指舒伸，手心向上贴杖，左手环握。接下来，左脚经右踝内侧向后一步右腿自然伸直，脚跟着地，脚尖向上勾起。同时左腿屈膝、屈胯，腰向右前45度转，杖划弧，方向为经体前向体右侧后下方，左手划至右腰侧，这个动作似船夫撑船动作。双眼目视前方（图2）。
（3）右脚全脚掌着地，两脚左右并拢，屈膝半蹲。同时，腰向右转，杖继续划弧，方向由身体右侧经后下方向上划，最后杖举至头右侧上方。随即，两腿伸直，自然站立，腰向左前45度转体，杖划弧方向向前、向体左侧后下方划，右手划至与腰同高，这个动作似船夫撑船动作。双眼目视前方（图3）。
【按摩方法】
按摩小肠经的最佳时间是13-15点，此时小肠经当令，经气最旺，人体主吸收，所以这也是为什么总强调“午餐要吃好”的根源了。因此，应在午时1点前用餐，而且午饭的营养要丰富，这样才能在小肠功能最旺盛的时候把营养物资充分吸收和分配。但是营养丰富还有一个前提，就是人体的吸收能力要好。
汽车钣金的拉伸修复分析 篇10
关键词：汽车钣金,拉伸修复,维修
汽车是驾驶人员进行工作的场地同时也需要容纳大量的乘客与物品。汽车车身应当为驾驶人员提供便捷的因素, 使乘客能够享受舒适的乘车环境, 保障他们不会遭受汽车在行驶过程中产生的噪音、废气的污染以及恶劣的外界气候产生的影响, 并且能够确保货物运载和装卸的完好与便捷。在使用车辆过程中车身钣金会产生各种损伤, 比较常见的包含:断裂、磨损、腐蚀以及金属面板出现的撕裂与凹凸等。汽车在使用过程中产生的损伤包括:磨损、裂痕等;机械方面存在的损伤包括:歪曲、裙皱等;有时因为设计产生的原因, 例如缺乏一定的强度结构, 不合理的设计工艺, 也会致使钣金产生损伤。修复过程中应当严格实施分析观察, 按照发生的不同损伤状况, 应用不一样的修理顺序与方法, 才可以获得更加理想的效果。
1 汽车钣金定义
比较分析各种钣金的概念, 汽车钣金是对钣金设计整体概念的不断完善, 也表现了与时俱进的钣金发展技术。汽车钣金具体是指修理汽车的一个手段方法, 在这个层面上, 汽车钣金也属于修理汽车钣金, 也可以认为当汽车产生碰撞之后对其车身实施的修复, 也就是除了对汽车的车身实施的防腐性与装饰性的喷涂之外的全部工作。例如分析汽车车身的损伤情况, 对其实施的测量, 矫正拉伸, 以及对汽车附件的调整与装配。汽车车身传统的修理, 例如从前的解放、东风卡车的维修, 仅仅是简单的冷工时期, 使用的维修工具基本上是锤子等设备。也就是利用各种形状的锤子, 在后面的钣金实施反复性的捶打使其能够成形。汽车车身出现凹陷时, 利用修复车身机将垫片焊接上, 之后利用钩子向外拉, 对凹陷的位置实施修复。对于拉长的钣金件位置, 还要实施金属方面的收缩。
因为汽车行业在纵身方向的迅速发展, 汽车车身使用的新型材料, 汽车车身发生变化的具体结构, 目前汽车发生的碰撞与修复已经逐渐发展为二次车身装配制造, 也就是汽车车身经过修复之后不仅仅对其原貌进行恢复, 还要使其各项使用功能恢复到出厂当时的情况。在这个修复的整体过程中采用的修理办法、修理工具设备以及修理技术等全部不同于传统的修理方式, 尤其是针对车身整体式进行的修理, 必须采用现代化的较高测量技术系统、定位工具、校正提携以及正确的校正拉伸方法、科学的焊接艺术等才能将车身真正的修复好。
2 利用拉伸修复对汽车车身分析
2.1 对断裂实施的拉伸修复
对汽车车身实施拉伸修复的操作过程中, 发觉对前纵梁进行拉伸时折叠变形区域非常容易产生断裂。这些问题存在的原因通常是与汽车使用的钢板质量种类有关系。在组成汽车车身的零部件中, 载重类型车辆与其它零部件使用的是钢板热轧, 然而钢板冷轧大部分在客车车辆具有的单壳形式中应用, 因为纵梁件外板具备抗腐蚀需要, 所以逐渐开始使用镀锌冷轧板厂。对于一辆变形十分严重的事故车辆来讲, 零部件发生变形之后拥有比从前更加好的硬度, 由于受到碰撞力来自外部的作用, 钢板中的金属类型晶粒产生一系列变化的同时出现了应力, 也引起了加工方面的硬化。因此修复汽车车身过程中产生的易裂拉伸修复, 应当采用加温退火对这些存在的应力实施处理。
2.2 拉伸产生的应力使用加温退火清除
为了能够尽量防止拉伸容易出现的撕开现象, 对于前纵梁变形比较严重的情况实施必要的加温处理。加温处理过程中, 应当注意仅能在连接两层板或是棱角位置实施加热, 加热过程中控制温度十分关键, 因为伴随着逐渐加热的钢板, 其具有的塑性也就逐渐加强, 当钢板具有的温度达到某一临界点时, 就会产生材料的硬化与脆性的改变。在比较紧密的折叠拉伸位置实施加热时, 温度最好不要高于600℃。在加温的过程中还可以利用铁锤对钢板实施锤击。对其金属性质的晶粒有效刺激, 造成晶粒发生变形时在金属内实施复原。通常情况下利用碳化焰加温处理金融内部存在的应力。
3 汽车钣金的拉伸修复过程
1) 将发生事故的车辆放在校正大量车身平台上, 选择使用校正大量仪器的特殊配套设计的工具将车身进行夹紧, 并且利用夹持拉拨设备将纵梁变形的前部位置实施夹紧;
2) 夹紧之后, 对汽车车身产生的损伤进行必要的分析, 在校正拉伸工作开始之前, 将汽车上与上一次维修碰撞的有关零部件拆除。因为车身承载过程中出现的损伤比较容易向远处扩散, 常常会朝着一些无法想到的位置扩散。当车身遭受的损伤情况确定之后, 并且对于损伤情况与碰撞力量的方向大小完全弄清楚后, 就可以充分保证不会发生盲目操作的现象。在对拉伸实施校正时, 修理计划程序应当遵守一定的原则, 确保利用最少的加工金属量对损坏位置实施修复, 同时不会引发汽车车身进一步的损伤。按照碰撞产生损坏维修的具体顺序以及引起损伤的反程序实施拉拨设计顺序, 对汽车车身实施拉伸有关操作时, 要采用多点式的拉伸。拉伸假如不正确, 极有可能造成车身损坏零部件;
3) 设备组织拉伸的过程。拉伸过程中, 每一次产生较小的拉伸, 之后对链条测量、卸力松开。操作工程中, 应严格注意完成的顺序是从里至外, 首先要求长度, 顺着汽车设定的中心线, 对汽车的纵向实施必要的拉伸。之后校正宽度, 对汽车车身的横向实施严格的校正。最后保证高度的校正。因为汽车车身具有的钢板强度产生的热敏感, 一般不需要进一步就要对拉伸实施校正维修。通常需要拉伸、保证平衡、最后保持平衡, 反复循环, 直到拉伸车身整形为止。
4 结论
经过对汽车车身拉伸修复实施过程的详细分析, 得知了车身发生严重折叠维修时出现断裂的原因以及钢板冷轧具备的特点, 通过对车身这次维修的整体过程充分了解钢板车身的特点, 并且采取有效的对应措施, 防止在拉伸修复过程中可能产生的断裂。钢板冷轧车身的修理过程中, 应适当控制在拉伸修复中加热金属的适宜温度, 这时钢板折叠开裂的几率也不会比较大, 保证了拉伸修复顺利实施。
参考文献
[1]刘森.汽车钣金工修复技术[M].北京:金盾出版社, 2009.