CN101358915B - 一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，它是由一对分别具有凹、凸面的楔型夹块构成，它与高频疲劳试验机的板材夹具相匹配，其特征在于：它是由一对分别具有凹、凸面的楔型夹块构成，具有凹、凸面的楔型夹块与管材薄壁试样接触的面依据试样的具体弧度设计成一个凹面和一个凸面，带凸面的楔型夹块的厚度大于带凹面的楔型夹块，凹凸面夹紧后，其弧面的重心正好位于两楔型夹块整体的1/2处。采用该夹具大大减少了夹具加工、改造的工作量。可在现有高频疲劳试验机上实现金属薄壁管材试样的轴向拉压高频疲劳试验。
Description
技术领域
本发明是一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，用于电磁谐振式高频疲劳试验机的金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验，属于产品的结构及成型技术领域。
背景技术：
目前的疲劳试验机只配备了平板、棒材试样的夹具，而直接从金属管材上取样的疲劳试样是带有一定弧度的曲面薄壁试样如直接采用平板夹具夹持试样势必会造成薄壁曲面变形无法进行试验。因而要进行带有一定弧面的薄壁试样的疲劳试验必须设计一副夹具，该夹具即要保证夹持试样时试样不发生变形，还要保证试样装夹后电磁谐振式高频疲劳试验机能够正常启振。
目前的高频疲劳试验机主要以电磁谐振式疲劳试验机为主，采用共振原理，试验频率一般在70～150Hz之间主要取决于试样的刚度，刚度好则试验频率高。但该试验机的夹具设计较复杂，夹具除需保证夹紧试样后试样不发生变形，还要能使试验机正常启振，这就要求夹具夹紧试样后试样的重心与试验机的加载轴在一条直线上，否则试验机无法正常启振或启振后试验频率较低或载荷迟迟不能加载到规定水平影响试验精度。目前电磁谐振式高频疲劳试验机的平板试样装夹是通过拧紧夹具两侧的3～5个内角螺钉将夹具内的两个楔形夹块顶死，从而达到夹紧试样的目的。板材夹具的尺寸较大且加工工艺复杂，如果重新加工一副板材夹具非常费时、费力。
发明内容
本发明正是针对现有装置存在的缺点而设计提供了一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，该夹具可以在高频疲劳试验机上进行从薄壁管材上取样的高频疲劳试验，进行带有一定弧度曲面薄壁管材试样的高频疲劳试验。该夹具能使试样被夹紧后不发生变形，且保证试验机正常启振满足试验载荷的精度要求。
为了尽量简化夹具加工量，本发明是在现有试验机板材夹具的基础上通过改造部分部件而达到试验要求的。通过改造夹具内与试样相接触的两个活动楔型夹块的方法来实现曲面夹具的设计。即设计两个楔型夹块，夹块与板材夹具接触的部位与原夹具的楔块尺寸一致，以达到与原板材夹具相匹配的目的，楔块与试样接触的面进行改造设计，将原来的平面按管材薄壁试样的曲度分别设计成一个凸面和一个凹面，以保证两个夹块夹紧后试样弧面不发生变形。同时计算弧面试样的重心，通过改变两个夹块的厚薄保证试样被夹紧后试样的重心与试验机加载线在同一直线上。
本发明技术方案的具体内容是：
该种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，它与高频疲劳试验机的板材夹具相匹配，其特征在于：它是由一对分别具有凹、凸面的楔型夹块构成，具有凹、凸面的楔型夹块与管材薄壁试样接触的面依据试样的具体弧度设计成一个凹面和一个凸面，带凸面的楔型夹块的厚度大于带凹面的楔型夹块，凹凸面夹紧后，其弧面的重心正好位于两楔型夹块整体的1/2处。
本发明技术方案是对现有装置上的一副楔型夹块进行了重新设计，该夹块能够与高频疲劳试验机原有的板材夹具相匹配，以最大化的减少夹具改造工作量。楔型夹块共四个面，其中三个面与板材夹具接触，一个面与试样接触。与板材夹具接触的三个面之间的角度完全与原夹具楔块相同，以实现楔块与原夹具的匹配。与试样接触的面按试样弧面形状将一个楔块设计成凹面，另一个楔块设计成凸面，以保证两楔块夹紧后试样弧面不发生变形。圆弧面的重心一般位于距圆弧顶点1/2圆弧高度至3/4圆弧高度之间，因此设计时将具有凹面楔块的水平基准面宽度适当减小，将具有凸面楔块的水平基准面适当加宽，减小与加宽尺寸相同，具体尺寸为弧面重心距弧面底部的距离。经过改进设计后的两楔块夹紧后薄壁管材试样的重心恰好位于夹具的中心处，使试验机能够正常启振且获得较高频率。
附图说明
图1为本发明楔型夹块的结构示意图
图2为本发明楔型夹块夹紧时中心线位置的示意图
图3为本发明楔型夹块装夹薄壁管材试样的结构示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明装置作进一步地详述：
参见附图1～3所示，该种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，能够与高频疲劳试验机的板材夹具相匹配，其特征在于：它是由一对分别具有凹、凸面的楔型夹块1、2构成，具有凹、凸面的楔型夹块1、2与管材薄壁试样接触的面依据试样的具体弧度设计成一个凹面3和一个凸面4，带凸面的楔型夹块2的厚度大于带凹面的楔型夹块1，凹凸面夹紧后，其弧面的重心正好位于两楔型夹块1、2整体的1/2处。
楔型夹块为柱状，横截面为四边形四条边之间的角度分别为90°、60°、90°、120°，与试样相接触的面为60°与90°夹角之间的面，其他三个面与夹具相接触。夹块与试样接触面的中心分别为一个凹面3和一个凸面4，具体的弧度与试样弧面相同。具有凸面4的凸面楔型夹块2较厚，目的是试样夹紧后重心恰好位于试验机的中心线。装夹试样时将试样放置于两楔型夹块中间，通过上下移动楔型夹块调节两夹块之间的间隙，使夹块的四个面分别与试样和试验机完全接触，同时保证试样长度方向的中心线位于夹块弧面的中心线。分别拧紧板材夹具上的两侧固紧螺栓，将两楔块顶死，使试样牢牢的被两个夹块夹紧，注意螺栓拧紧过程两侧逐渐轮流加力，确保两个夹块与试样之间不要发生错动和移位。
本实用新型产品具有结构简单、方便、实用，可以实现宽频率范围内的金属材料拉压疲劳试验，对试验结果不产生影响，能真实地反映出材料的拉压疲劳性能。
Claims (1)
1.一种金属薄壁管材试样轴向拉压疲劳试验夹具，该夹具与高频疲劳试验机的板材夹具相匹配，其特征在于：它是由一对分别具有凹、凸面的楔型夹块(1)、(2)构成，具有凹、凸面的楔型夹块(1)、(2)与管材薄壁试样接触的面依据试样的具体弧度设计成一个具有相同曲度的凹面(3)和一个凸面(4)，带凸面的楔型夹块(2)的厚度大于带凹面的楔型夹块(1)，凹凸面夹紧后，其弧面的重心正好位于两楔型夹块(1)、(2)整体的1/2处。
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