CN118533736A - 一种柔性材料破坏试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性材料破坏试验设备，包括底座、安装板、X向滑台、Z向滑台，安装板固定安装于底座上，X向滑台安装于安装板上；X向滑台包括第一固定模块、第二固定模块及一对导向轴，导向轴固定于安装板两侧且均为X向设置，第一固定模块及第二固定模块两端通过直线轴承连接于导向轴上，用于固定柔性材料两端并配合拉伸固定柔性材料，第一固定模块与安装板固定块通过拉力传感器沿X向连接，第二固定模块上设置有锁止模块，用于将第二固定模块固定于导向轴上；Z向滑台设置于柔性材料下方的底座内，包括用于顶起柔性材料的顶球及支撑顶球的升降机构。本发明可得到柔性材料的抗破坏评估结果，为屏幕的强度和耐用性提供全面的评估依据。

Description

一种柔性材料破坏试验设备

技术领域

本发明属于柔性材料试验技术领域，特别涉及一种柔性材料破坏试验设备。

背景技术

随着电子设备的不断革新，柔性屏幕因其独特的可弯折、可卷曲特性，广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备及其他电子产品中。这种屏幕材料使得设备设计更加多样化和创新化，满足了市场对便携性和多功能性的需求。柔性屏幕的物理特性，如耐用性和抗破坏性，在实际使用过程中面临严峻考验。当前对柔性屏幕的检测主要集中在弯折测试上。这些测试主要评估柔性屏幕在弯折过程中以及经过多次弯折后的性能表现，如显示效果、触控灵敏度等。然而，这类测试方法主要关注的是屏幕的耐弯折性能，忽视了屏幕在展开和拉伸情况下的抗破坏性。虽然弯折测试可以有效评估柔性屏幕在动态使用中的耐久性，但无法全面评估其在极限条件下的破坏承受能力。

对于柔性材料屏幕的弯折测试，授权公告号为CN110160888B的中国发明专利公开了一种柔性屏折叠测试装置，包括固定载板、折弯载板、折弯电机和位置补偿组件，固定载板安装于一侧板上，折弯载板位于固定载板的一侧，折弯电机与一驱动轴连接，驱动轴与折弯载板连接，柔性屏的一部分设置在固定载板上，另一部分设置在折弯载板上，位置补偿组件包括X轴补偿组件和Y轴补偿组件，X轴补偿组件包括X轴补偿电机和X轴补偿移动组件，X轴补偿移动组件与折弯电机连接，Y轴补偿组件包括Y轴补偿电机和Y轴补偿移动组件，Y轴补偿移动组件与X轴补偿组件连接。

然而，柔性屏幕在使用过程中，不仅需要承受日常的弯折和卷曲，还可能面临各种外力的冲击和拉伸。例如，用户在展开设备时用力过大或意外跌落可能导致屏幕损坏。现有的弯折测试设备和方法难以有效模拟屏幕在极限拉伸和外力作用下的破坏情景，无法准确测量屏幕在这些条件下的强度和韧性。因此，评估柔性屏幕在拉伸展平后的破坏极限，对确保产品的可靠性和耐用性至关重要。

发明内容

本发明提供一种柔性材料破坏试验设备，旨在解决现有技术对柔性屏幕材料测试时无法检测拉伸展平后的破坏极限等问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的试验设备包括底座、安装板、X向滑台、Z向滑台，所述安装板固定安装于底座上，所述X向滑台安装于安装板上；

特别地，所述X向滑台包括第一固定模块、第二固定模块及一对导向轴，所述导向轴固定于安装板两侧且均为X向设置，所述第一固定模块及第二固定模块两端通过直线轴承连接于导向轴上，用于固定待测柔性材料两端并配合拉伸固定待测柔性材料，所述第一固定模块与固定于安装板一侧的安装板固定块通过拉力传感器沿X向连接，所述第二固定模块上设置有锁止模块，用于将第二固定模块固定于导向轴上；

所述Z向滑台设置于待测柔性材料下方的底座内，包括用于顶起待测柔性材料的顶球及支撑顶球的升降机构。

优选地，所述第二固定模块还固定连接有X向调节机构，所述X向调节机构用于调整第二固定模块沿X向位移。

优选地，所述X向调节机构包括固定底板，所述固定底板上固定安装有丝杠支座，所述丝杠支座上安装有滑轨，所述滑轨用于引导滑块沿X向运动，所述滑块通过丝杠螺母与设置于丝杠支座内的丝杠配合，所述丝杠通过手轮驱动，所述滑块还固定连接有连接板及锁止机构，所述连接板用于连接第二固定模块。

优选地，所述X向调节机构包括固定底板，所述固定底板上固定安装有丝杠支座，所述丝杠支座上安装有滑轨，所述滑轨用于引导滑块沿X向运动，所述固定底板上还安装有用于驱动滑块沿X向运动的伺服电机，所述滑块还固定连接有连接板，所述连接板用于连接第二固定模块。

优选地，所述升降机构包括平行设置的上板及下板，所述顶球可拆卸连接于上板，所述下板将升降机构固定于底座内，所述上板及下板间设置有用于调节上板及下板间距的剪叉支撑，所述剪叉支撑通过Z向旋钮调节夹角。

优选地，所述升降机构包括上板及步进电机，所述顶球可拆卸连接于上板，所述步进电机固定于底座内，用于驱动上板沿Z向运动。

优选地，所述第一固定模块包括第一固定板及第一压板，所述第一压板可拆卸连接于第一固定板上；所述第二固定模块包括第二固定板及第二压板，所述第二压板可拆卸连接于第二固定板上。

优选地，所述第一固定板及第一压板之间设置有衬垫，第二固定板及第二压板之间设置有衬垫。

优选地，所述底座为长方体框架结构。

优选地，所述导向轴通过端座固定于安装板上。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1.本发明提出的试验设备通过Z向滑台上的相应规格的顶球，不断上升增加对样品的接触，直到样品损坏，记录过程中的数据可以得到整个过程中样品的抗破坏性能的参考；在常规的弯折实验的基础上，增加了拉伸及外部垂直方向的变量干涉。不仅能够精确模拟屏幕在实际使用中的破坏情景，还能实时记录各项关键数据，为屏幕的强度和耐用性提供全面的评估依据，有助于提升柔性屏幕产品的质量和可靠性，满足市场和用户的高标准需求。

2.本发明提出的试验设备通过X向调节机构调节第二固定模块的细微X向位移，可精准调整初始拉力至设定的拉力值，提供更高的试验效率。

3.本发明提出的试验设备在夹持待测柔性材料的压板和固定板间增设一层衬垫，接触硬质压板可能会划伤或压伤屏幕，增设衬垫可以提供一层缓冲，保护屏幕表面免受直接机械损伤，还可分散压板对柔性屏幕施加的压力，避免在接触面产生局部应力集中，从而减少屏幕局部损坏的风险，保护柔性屏幕的结构完整性。而且由于衬垫材质通常具有一定的弹性和摩擦力，可以增加柔性屏幕与压板之间的摩擦系数，防止屏幕在测试过程中滑动或移位，提高夹持的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明所述试验设备的整体结构图；

图2是本发明实施例的X向滑台及安装板结构示意图；

图3是本发明实施例的Z向滑台结构示意图；

图4是本发明实施例的X向调整机构结构示意图；

图5是本发明实施例使用时待测材料与设备示意图。

附图标记：1、底座；2、安装板；21、安装板固定块；22、拉力传感器；23、端座；3、X向滑台；31、第一固定模块；32、第二固定模块；33、导向轴；34、直线轴承；4、Z向滑台；41、顶球；42升降机构；421、上板；422、下板；423、剪叉支撑；424、Z向旋钮；5、X向调节机构；51固定底板；52、丝杠支座；53、滑轨；54、滑块；55、丝杠；56、手轮；57、连接板；58、锁止机构；6、待测柔性材料。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本发明实施例的描述中，技术术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本发明实施例的描述中，“Z向”、“Y向”、“X向”术语参照空间直角坐标系，“Z向”指空间直角坐标系的Z轴方向，“X向”指空间直角坐标系的X轴方向。也仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

请参阅图1-4，本实施例为一种柔性材料破坏试验设备，包括底座1、安装板2、X向滑台3、Z向滑台4，所述安装板2固定安装于底座1上，所述X向滑台3安装于安装板2上。在本实施例中，所述底座1为长方体框架结构，其内部设置有固定Z向滑台4及X向调节机构5的安装框架，Z向滑台4及X向调节机构5通过螺栓或其他固定方式安装于底座1内的安装框架中。安装板2为水平放置的一块平板，用于安装X向滑台3的相关部件。

所述X向滑台3包括第一固定模块31、第二固定模块32及一对导向轴33，所述导向轴33固定于安装板2两侧且均为X向设置，所述第一固定模块31及第二固定模块32两端通过直线轴承34连接于导向轴33上，用于固定待测柔性材料6两端并配合拉伸固定待测柔性材料6，所述第一固定模块31与固定于安装板2一侧的安装板固定块21通过拉力传感器22沿X向连接，所述第二固定模块32上设置有锁止模块，锁止模块在测试开始时拉力调整到设置值后，将第二固定模块32锁止在导向轴33上。在本实施例中，第一固定模块31、第二固定模块32为长条形固定板，其长条方向为Y向，垂直于导向轴33。

具体的，如图2所示，两条导向轴33通过端座23固定于安装板2上，设置于安装板2沿Y向的两端，除导向轴两端的两个端座23外，还可根据设计需求在导向轴中部位置对应设置端座23。第一固定模块31及第二固定模块32两端均设置有直线轴承34，直线轴承34与导向轴33配合，将第一固定模块31及第二固定模块32的运动限制在X向，以沿X向拉伸待测柔性材料6。安装板固定块21固定在安装板2的X向左侧，通过拉力传感器22与第一固定模块31连接，拉力传感器22用于检测试验开始时及试验过程中的拉力值，拉力传感器22可向外部数据处理模块发送其检测到的数据。

具体的，如图3所示，为本实施例的Z向滑台4结构示意图，所述Z向滑台4设置于待测柔性材料6下方的底座1内，包括用于顶起待测柔性材料6的顶球41及支撑顶球41的升降机构42。升降机构42降至最低时，其上的顶球41最上端位于待测柔性材料6平面下方，升降机构42升至最高时，则能将待测柔性材料6顶至破坏。

所述第二固定模块32还固定连接有X向调节机构5，所述X向调节机构5用于调整第二固定模块32沿X向位移。所述X向调节机构5下方固定在底座1上，上部则为可沿X向滑动的滑动机构，可用于细微调整第二固定模块32的X向位移以调整初始状态下待测柔性材料6所受的拉力。

在本发明的一个优选实施例中，X向调节机构5的结构如图4所示，所述X向调节机构5包括固定底板51，所述固定底板51上固定安装有丝杠支座52，所述丝杠支座52上安装有滑轨53，所述滑轨53用于引导滑块54沿X向运动，所述滑块54通过丝杠螺母与设置于丝杠支座52内的丝杠55配合，所述丝杠55通过手轮56驱动，所述滑块54还固定连接有连接板57及锁止机构58，所述连接板57用于连接第二固定模块32。通过转动手轮56带动丝杠55旋转，与丝杠55配合的丝杠螺母在旋转丝杠55的驱动向沿X向运动，进而带动滑块54沿X向运动，最终通过连接板57驱动第二固定模块32沿X向运动，调整初始状态下待测柔性材料6所受的拉力。

在本发明的其他实施例中，所述X向调节机构5包括固定底板51，所述固定底板51上固定安装有丝杠支座52，所述丝杠支座52上安装有滑轨53，所述滑轨53用于引导滑块54沿X向运动，所述固定底板51上还安装有用于驱动滑块54沿X向运动的伺服电机，所述滑块54还固定连接有连接板57，所述连接板57用于连接第二固定模块32。通过伺服电机带动滑块54沿X向运动，最终通过连接板57驱动第二固定模块32沿X向运动，调整初始状态下待测柔性材料6所受的拉力。

在本发明的一个优选实施例中，所述升降机构42包括平行设置的上板421及下板422，所述顶球41可拆卸连接于上板421，所述下板422将升降机构42固定于底座1内，所述上板421及下板422间设置有用于调节上板421及下板422间距的剪叉支撑423，所述剪叉支撑423通过Z向旋钮424调节夹角。通过Z向旋钮424调节剪叉支撑423的夹角，可通过剪叉支撑423对应调整上下板的间距，由于下板422是固定在底座1上的，因此可以调节上板421的升降，上板421带动顶球41升降，在进行破坏试验时将顶球41上方的待测柔性材料顶破，达到试验目的。

在本发明的其他实施例中，所述升降机构42包括上板421及步进电机，所述顶球41可拆卸连接于上板421，所述步进电机固定于底座1内，用于驱动上板421沿Z向竖直运动。直接通过步进电机控制上板421的升降，上板421带动顶球41升降，在进行破坏试验时将顶球41上方的待测柔性材料顶破，达到试验目的。

本发明的一个优选实施例中，使用夹持固定待测柔性屏6，则第一固定米快31及第二固定模块32均为夹持机构，所述第一固定模块31包括第一固定板311及第一压板312，所述第一压板312可拆卸连接于第一固定板311上。所述第二固定模块32包括第二固定板321及第二压板322，所述第二压板322可拆卸连接于第二固定板321上。第一固定模块31及第二固定模块32通过压板配合固定板，将待测柔性材料一端夹持于压板和固定板之间，实现待测柔性材料的固定。

所述第一固定板311及第一压板312之间设置有衬垫，第二固定板321及第二压板322之间设置有衬垫，衬垫可用于夹持固定待测柔性材料6时为待测柔性材料6提供更好的保护。

本发明的工作流程如下：

如图5所示，将待测柔性材料6的一端固定到第一固定模块31中，可以通过压板配合固定板，将待测柔性材料6一端夹持于压板和固定板之间，固定压板和固定板，也可以通过易拉胶等粘接材料将待测柔性材料6的一端粘接于第一固定模块31上。调整第二固定模块32至合适位置，展平待测柔性材料6并将其另一端固定在第二固定模块32上，相应地，固定另一端时，可以通过压板配合固定板，将待测柔性材料6另一端夹持于压板和固定板之间，固定压板和固定板，也可以通过易拉胶等粘接材料将待测柔性材料6的另一端粘接于第二固定模块32上。

手动调整第二固定模块32或通过X向调节机构5调整第二固定模块32，直至拉力传感器22检测到的拉力值为设定值，然后锁止第二固定模块32上的锁止模块或X向调节机构5上的锁止机构58，固定第二固定模块32；使用伺服电机时，通过伺服电机调整至需要的拉力值后保持即可。

通过Z向旋钮424控制顶球41向上顶起，接触待测柔性材料6后实时记录拉力传感器22检测到的拉力值，直至顶球41将待测柔性材料6顶破，完成一次破坏试验，收集试验初始数据及试验过程中的实时数据，作后续分析使用。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性材料破坏试验设备，包括底座(1)、安装板(2)、X向滑台(3)、Z向滑台(4)，所述安装板(2)固定安装于底座(1)上，所述X向滑台(3)安装于安装板(2)上；

其特征在于，所述X向滑台(3)包括第一固定模块(31)、第二固定模块(32)及一对导向轴(33)，所述导向轴(33)固定于安装板(2)两侧且均为X向设置，所述第一固定模块(31)及第二固定模块(32)两端通过直线轴承(34)连接于导向轴(33)上，用于固定待测柔性材料(6)两端并配合拉伸固定待测柔性材料(6)，所述第一固定模块(31)与固定于安装板(2)一侧的安装板固定块(21)通过拉力传感器(22)沿X向连接，所述第二固定模块(32)上设置有锁止模块，用于将第二固定模块(32)固定于导向轴(33)上；

所述Z向滑台(4)设置于待测柔性材料(6)下方的底座(1)内，包括用于顶起待测柔性材料(6)的顶球(41)及支撑顶球(41)的升降机构(42)。

2.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述第二固定模块(32)还固定连接有X向调节机构(5)，所述X向调节机构(5)用于调整第二固定模块(32)沿X向位移。

3.根据权利要求2所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述X向调节机构(5)包括固定底板(51)，所述固定底板(51)上固定安装有丝杠支座(52)，所述丝杠支座(52)上安装有滑轨(53)，所述滑轨(53)用于引导滑块(54)沿X向运动，所述滑块(54)通过丝杠螺母与设置于丝杠支座(52)内的丝杠(55)配合，所述丝杠(55)通过手轮(56)驱动，所述滑块(54)还固定连接有连接板(57)及锁止机构(58)，所述连接板(57)用于连接第二固定模块(32)。

4.根据权利要求2所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述X向调节机构(5)包括固定底板(51)，所述固定底板(51)上固定安装有丝杠支座(52)，所述丝杠支座(52)上安装有滑轨(53)，所述滑轨(53)用于引导滑块(54)沿X向运动，所述固定底板(51)上还安装有用于驱动滑块(54)沿X向运动的伺服电机，所述滑块(54)还固定连接有连接板(57)，所述连接板(57)用于连接第二固定模块(32)。

5.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述升降机构(42)包括平行设置的上板(421)及下板(422)，所述顶球(41)可拆卸连接于上板(421)，所述下板(422)将升降机构(42)固定于底座(1)内，所述上板(421)及下板(422)间设置有用于调节上板(421)及下板(422)间距的剪叉支撑(423)，所述剪叉支撑(423)通过Z向旋钮(424)调节夹角。

6.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述升降机构(42)包括上板(421)及步进电机，所述顶球(41)可拆卸连接于上板(421)，所述步进电机固定于底座(1)内，用于驱动上板(421)沿Z向运动。

7.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述第一固定模块(31)包括第一固定板(311)及第一压板(312)，所述第一压板(312)可拆卸连接于第一固定板(311)上；所述第二固定模块(32)包括第二固定板(321)及第二压板(322)，所述第二压板(322)可拆卸连接于第二固定板(321)上。

8.根据权利要求7所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述第一固定板(311)及第一压板(312)之间设置有衬垫，第二固定板(321)及第二压板(322)之间设置有衬垫。

9.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述底座(1)为长方体框架结构。

10.根据权利要求1所述的一种柔性材料破坏试验设备，其特征在于，所述导向轴(33)通过端座(23)固定于安装板(2)上。