CN102706731A - 一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置，该试验装置是由上连接结构、下连接结构、比例调节机构、夹具滑块机构和连杆构成，这种结构属于纯机械结构，结构简单、易于维护、安装容易、成本较低，能有效实现双向拉伸目标，且方便调节相互垂直两个方向上的加载比例，可调节各连接螺栓至各底盘水平，确保试件处于水平位置，具有较高的试验精度，能够有效控制试件失效时刻。

Description

一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置

技术领域

本发明涉及一种双向拉伸试验装置，尤其是一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置；该试验装置可以针对不同板厚的金属板材十字形试件进行双向拉伸试验。

背景技术

随着汽车轻量化的发展，新材料如高强钢、铝合金板材和新技术如拼焊板等在汽车车身制造中得到越来越广泛的应用，但是对于这些新材料板材和拼焊板等的成形性能研究，主要仍采用单向拉伸、胀形试验等试验方法。而大多数情况下，车身零件复杂，成形过程中板材变形规律多样，仅仅采用单向拉伸及胀形试验等简单的变形试验确定板料的成形性能是远远不够的，无论是研究板料的成形极限图（FLD）还是分析应变路径对板料成形性能的影响，双向拉伸试验均是一种有效的试验方法。

到目前为止，双向拉伸试验还没有形成统一的标准和方法，主要有两大类：（1）基于单向拉伸试验进行双向拉伸试验。（2）采用两个或多个独立的驱动系统完成双向拉伸。

第一类主要包括分多次单向拉伸实现双向拉伸和设计相关机械机构完成双向拉伸试验。

1、基于单向拉伸试验进行双向拉伸试验。这种方法虽然可以达到不同的应变状态，但由于这种方法是分多次不同方向拉伸达到的，其应变路径无法控制。

2、设计相关机械机构完成双向拉伸试验。这种方法是多数研究人员的选择，但是都不能实现不同比例加载来实现不同的应变状态。

第二类主要是采用相互独立的驱动系统进行双向拉伸试验，可实现不同比例加载实现不同的应变状态，但是装置结构复杂，成本较高，限制了该方法的应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述当前试验方法存在的不足而设计的一种结构简单、便于实现不同比例加载的纯机械结构，用于进行不同厚度的金属板材十字形试件双向拉伸的试验装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置，该试验装置是由上连接结构、下连接结构、比例调节机构、夹具滑块机构和连杆构成；所述的上连接机构从上至下是由一个上盘、四个上盘连接螺柱和一个底盘，所述的四个连接螺柱将底盘与上盘固定连接；所述的下连接机构从下至上是由下盘固定在下盘上的四个下盘连接螺柱构成，所述下盘位于底盘下方，所述四个下盘连接螺柱穿过底盘固定连接比例调节机构，该比例调节机构位于上盘和底盘之间，该四个下盘连接螺柱的杆部在底盘内自由滑动；所述的比例调节机构是由调节盘、四道位于调节盘上的调节滑槽、四个位于调节滑槽的调节滑块和四个连接该调节滑块和夹具滑块的连杆构成，所述的底盘上部有四道夹具滑块滑动槽；所述夹具滑块机构是由所述的夹具滑块和固定试件连接螺栓构成，该连接螺栓连接在该夹具滑块上。

进一步，所述的上盘上还螺纹连接四个调节螺栓，该四个调节螺栓位于调节滑块的上方。

再进一步，所述的夹具滑块端部有一个开口槽，该开口槽内放置有垫片。根据试件的不同厚度选用不同厚度规格的垫片。

作为一种优选方案，该试验装置还有一个摄像头置于底盘的中心孔内，位于试样中心正下方。

本发明的有益效果在于：

1、本发明试验装置属于纯机械结构，结构简单、易于维护、安装容易、成本较低，能有效实现双向拉伸目标。

2、本发明试验装置可以方便调节相互垂直两个方向上的加载比例。

3、本发明试验装置可安装在传统的万能试验机上完成双向拉伸试验，应用范围较广。

4、本发明试验装置可调节各连接螺栓至各底盘水平，确保试件处于水平位置，具有较高的试验精度。

5、本发明试验装置的十字形试件下方的摄像头可以实时监控试件变形，能够有效控制试件失效时刻。

6、本发明试验装置可适合不同厚度的板材双向拉伸试验。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明双向拉伸试验装置的结构示意图。

附图标记注释：1、上盘，2、调节盘，3、上盘连接螺柱，4、底盘，5、夹具滑块，6、下盘，7、下盘连接螺柱，8、十字形试件，9、连接螺栓，10、连杆，11、调节滑块，12、调节螺栓。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的测试金属板材性能的双向拉伸试验装置，该试验装置是由上连接结构、下连接结构、比例调节机构、夹具滑块机构和连杆构成；所述的上连接机构从上至下是由一个上盘1、四个上盘连接螺柱3和一个底盘4，所述的四个上盘连接螺柱3将底盘4与上盘1固定连接；所述的下连接机构从下至上是由下盘6固定在下盘6上的四个下盘连接螺柱7构成，所述下盘6位于底盘4下方，所述四个下盘连接螺柱7穿过底盘6固定连接比例调节机构，该比例调节机构位于上盘1和底盘4之间，该四个下盘连接螺柱7的杆部在底盘4内自由滑动；所述的比例调节机构是由调节盘2、四道位于调节盘上的调节滑槽、四个位于调节滑槽的调节滑块11和四个连接该调节滑块11和夹具滑块5的连杆10构成，所述的底盘4上部有四道夹具滑块滑动槽；所述调节滑块设有四个，均采用倒三角配合置于调节滑槽座的四道滑槽内，滑槽的上端设有调节螺栓12，可调节滑块在滑槽内的位置。夹具滑块5设有四个，与调节滑块11以相同的方位置于底盘4滑槽内，滑槽与夹具滑块5采用倒三角形式配合。四根连杆10分别连接四个调节滑块11和夹具滑块5。所述的夹具滑块5前端部有一个开口槽通过连接螺栓9与十字形试件8相连，该开口槽内放置有垫片，所述的夹具滑块机构置于底盘4的滑槽内，前端的开口槽与试件通过螺栓相连，在开口槽内部，根据试件的不同厚度选用不同厚度规格的垫片。所述夹具滑块机构是由所述的夹具滑块5和固定试件连接螺栓9构成，该连接螺栓9连接在该夹具滑块上。所述的上盘1上还螺纹连接四个调节螺栓12，该四个调节螺栓12位于调节滑块11的上方。十字形试件8与夹具滑块5连接，置于底盘4中央，摄像头置于底盘4的中心孔内，位于试样中心正下方。

本发明试验装置的工作原理：本发明利用几何原理，可以方便地调节比例滑块在滑槽内的位置，实现不同比例的应变状态。该装置的最大工作载荷为50KN，应变比范围是-1/2~1，所用材料为45号钢。

在十字形试件中心正下方放置摄像头，以实时监控试件的变形状态。

在试验开始之前，首先将下盘与万能试验机的下夹头相连接并固定，将底盘穿过螺柱放置在下盘的上方，将调节滑槽座安装到下盘上，随后将上盘与底盘用下盘螺柱连接固定，最后将分别将连杆连接的调节滑块和夹具滑块分别装入调节滑槽座和底盘的滑槽内，然后通过调节万能试验机的上夹头，将十字形试件与底盘内的夹具滑块连接固定，最后，调节比例调节机构的调节螺栓，以确定加载位移比例。通过对连接螺柱进行微调，确保各底座处于水平，最后确定试验试件水平。

试验过程中，通过试件下方的摄像头监控试件变形状态，当试件有明显断裂时停止加载。试验结束后，对试件表面变形后的蚀刻圆环进行测量，并通过计算得出试件的主、次应变。注意加载载荷要小于最大设计载荷50KN。

本发明保护范围不限于上述实施例，凡依据本发明技术原理所作的显而易见的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种测试金属板材性能的双向拉伸试验装置，其特征在于，该试验装置是由上连接结构、下连接结构、比例调节机构、夹具滑块机构和连杆构成；

所述的上连接机构从上至下是由一个上盘、四个上盘连接螺柱和一个底盘，所述的四个上盘连接螺柱将底盘与上盘固定连接；

所述的下连接机构从下至上是由下盘固定在下盘上的四个下盘连接螺柱构成，所述下盘位于底盘下方，所述四个下盘连接螺柱穿过底盘固定连接比例调节机构，该比例调节机构位于上盘和底盘之间，该四个下盘连接螺柱的杆部在底盘内自由滑动；

所述的比例调节机构是由调节盘、四道位于调节盘上的调节滑槽、四个位于调节滑槽的调节滑块和四个连接该调节滑块和夹具滑块的连杆构成，所述的底盘上部有四道夹具滑块滑动槽；

所述夹具滑块机构是由所述的夹具滑块和固定试件连接螺栓构成，该连接螺栓连接在该夹具滑块上。

2.根据权利要求1所述的双向拉伸试验装置，其特征在于，所述的上盘上还螺纹连接四个调节螺栓，该四个调节螺栓位于调节滑块的上方。

3.根据权利要求2所述的双向拉伸试验装置，其特征在于，所述的夹具滑块端部有一个开口槽，该开口槽内放置有垫片。

4.根据权利要求3所述的双向拉伸试验装置，其特征在于，该试验装置还有一个摄像头置于底盘的中心孔内，位于试样中心正下方。

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