CN102914468A - 一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具，属于材料性能测试技术领域。本发明的抗压夹具包括上下两部分，上部分的结构为：上握持杆位于上限位块的上部，二者固定连接在一起，且上限位块的直径比上握持杆大；上限位块和上承压板固定连接；下部分的结构为：下握持杆位于下限位块的下部，二者固定连接在一起，且下限位块的直径比下握持杆大；下限位块和第一块下承压板固定连接；第一块下承压板和第二块下承压板通过球绞连接；下承压面是第二块下承压板的一个面，在所述的下承压面上刻有用于试样定位的刻度线。本发明提供的夹具测试精度高，承压面硬度高，试样放置定位准确，可实现大截面非金属材料的压缩过程和测试。

Description

一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具
技术领域
本发明属于材料性能测试技术领域，具体涉及一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具。
背景技术
美国力学测试与模拟公司（Mechanical Testing & SimulationMTS）是材料试验机，特别是动态材料试验机的知名制造商。MTS是全球首家把计算机自动控制技术引入试验机领域的厂家。多年的成功经验已使MTS在力学试验领域奠定了不可动摇的地位。上世纪80年代以来，软件技术大量应用于科研试验域，MTS又是第一个把全软件驱动引入试验机领域的厂家，该措施不仅减少了硬件的数量，而且提高了整机的可靠性。更为重要的是，方便友好的软件界面，大幅减少了人员操作的不稳定性，极大提高了试验数据的可靠性，重复性与再现性。现在，我国许多知名的高校和企业购买了MTS试验机，用于材料拉伸、压缩和弯曲性能的测试。
MTS试验机配套的647型楔形夹具，如图1所示，在更换不同型号的楔块后，利用楔块提供的平面或V型槽，可用于夹持不同尺寸的片状或圆柱状试样。但此时所夹持的试样厚度或直径均较小，例如：647型楔形夹具在配套不同的楔块后，最大夹持的厚度为25.9mm，最大夹持的直径为26.2mm，其中647.25型楔块最大夹持直径为19.8mm。因此，如要实现大截面（如截面尺寸为100×100mm）试样的压缩试验，则需配备单独的夹具。
为实现对大截面试样的压缩性能测试，实践中急需一种与647.25型楔块配套的抗压夹具。
未检索到与MTS公司647.25型楔块配套的抗压夹具相关文献。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺点，本发明提出了一种与MTS试验机647.25型楔块配套的一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具。
所述的一种与MTS试验机647.25型楔块配套的一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具的结构如下：
所述的夹具包括上下两部分，上部分包括用于被试验机楔块所夹持的上握持杆1-1、上限位块1-2、上承压板1-3和上承压面1-4；
所述的上握持杆1-1位于所述的上限位块1-2的上部，二者固定连接在一起，且上限位块1-2的直径比上握持杆1-1大；所述的上限位块1-2和上承压板1-3固定连接；所述的上承压面1-4是上承压板1-3的一个面；
所述的夹具的下部分包括用于被试验机楔块所夹持的下握持杆2-1、下限位块2-2、第一块下承压板2-3、第二块下承压板2-4、球绞2-5、下承压面2-6和刻度线2-7；
所述的下握持杆2-1位于所述的下限位块2-2的下部，二者固定连接在一起，且下限位块2-2的直径比下握持杆2-1大；所述的下限位块2-2和第一块下承压板2-3固定连接；所述的第一块下承压板2-3和第二块下承压板2-4通过球绞2-5连接；下承压面2-6是第二块下承压板2-4的一个面，在所述的下承压面2-6上刻有用于试样定位的刻度线2-7。
所述的上握持杆1-1的直径优选为19mm，高度优选为80mm；上限位块1-2的直径优选为35mm，高度优选为20mm；下握持杆2-1的直径优选为19mm，高度优选为80mm；下限位块2-2的直径优选为35mm，高度优选为20mm；
所述的夹具的制造材料除上承压板1-3和第二块下承压板2-4外选用优质碳素结构钢，上承压板1-3和第二块下承压板2-4使用合金结构钢或合金工具钢，辅以适当的热处理工艺后使得表面硬度不低于55HRC；
所述的夹具上承压面1-4和下承压面2-6要光滑、平整，表面粗糙度参数Ra不大于0.80微米；
所述的夹具制备完成后，应采用煮黑的方法进行处理，以提高其防锈能力；
位于所述的夹具上部分的上限位块1-2，可拉开楔块顶面0-5和上承压板1-3之间的距离；位于所述的抗压夹具下部分的下限位块2-2，可拉开楔块顶面0-5和第一块下承压板2-3之间的距离；采用该措施的原因是由于MTS试验机的647型楔形夹具与楔块之间，在夹持的过程中会发生相对运动，导致夹持过程中楔形夹具顶面和楔块顶面之间的距离缩小，在放松过程中两顶面之间的距离增大，如果没有限位块，安装抗压夹具的过程中就可能导致上承压板1-3或第一块下承压板2-3朝向握持杆的面与楔形夹具顶面之间的距离过小，使得测试结束后楔块对握持杆的夹持不能松开，导致试验事故发生；
位于所述的抗压夹具下部分的第一块下承压板2-3和第二块下承压板2-4之间的球绞2-5以上下两个具有相同曲率的球面相接，在试样的压缩测试过程中，通过两球面之间的相对运动，可消除由于试样尺寸上的偏差所导致的偏心受压现象，提高测试结果的准确度。
本发明的有益效果为：
本发明提供的非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具具有承压面硬度高、试样放置过程定位准确、球绞转动灵活并可消除试样尺寸偏差对测试结果影响和使用安全的特点，可实现大截面非金属材料的压缩过程，并在该过程中实现一系列材料性能的测试，如抗压强度、弹性模量和泊松比等。
附图说明
图1是MTS试验机的657型楔形夹具和647.25楔块示意图；
图中，0-1为楔形夹具，0-2为楔块，0-3为活塞，0-4为楔形夹具顶面，0-5为楔块顶面；
图2是本发明的抗压夹具的结构示意图；其中，
图2a是所述的夹具上部分的结构示意图；
图中，1-1为上握持杆，1-2为上限位块，1-3为上承压板，1-4为上承压面；
图2b是所述的夹具下部分的结构示意图；
图中，2-1为下握持杆，2-2为下限位块，2-3为第一块下承压板，2-4为第二块下承压板，2-5为球绞，2-6为下承压面，2-7为刻度线；
图3是MTS试验机的657型楔形夹具和647.25楔块顶面之间的相对运动示意图；其中，
图3a是MTS试验机的657型楔形夹具和647.25楔块在未夹持抗压夹具状态下的示意图；
图3b是MTS试验机的657型楔形夹具和647.25楔块在夹持抗压夹具状态下的示意图；
图4 是本发明的抗压夹具在MTS试验机上的工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的说明：
实施例1：
譬如要测试一块混凝土试样的抗压强度。
首先将MTS试验机分别用于夹持本发明所述的夹具上部分和下部分的夹持装置拉来适当的距离，该距离以安装本发明所述的抗压夹具后，所剩余的空间可以放置待测试样并有2-8mm的余量为准；
分别将本发明所述的抗压夹具的上部分和下部分安装到MTS试验机的楔块0-2的V型槽中，并进行夹持，如图4所示；具体的安装过程如下：首先将抗压夹具上部分的上握持杆1-1塞入楔块0-2的V型槽中，直至上限位块1-2朝向上握持杆1-1的面与楔块0-2的顶面相接触；然后启动MTS试验机上相应的液压开关，使得楔块0-2握紧上握持杆1-1；在握持的过程中，MTS试验机的楔形夹具顶面0-4和楔块顶面0-5之间的距离会通过相对运动而缩小；然后将抗压夹具的下部分安装到MTS试验机上，其安装过程与安装抗压夹具上部分的方法相同；
将待测试混凝土试样放置在抗压夹具下部分的下承压面2-6上，并利用下承压面2-6上的刻度线2-7对待测试样进行定位，使得待测试样的轴线位于抗压夹具下承压面2-6的中心；
启动MTS试验机的测试程序对试样进行加载，获得其压缩过程中的荷载变化规律；
测试完成后，首先将测试后的试样移除，然后通过依次关闭控制夹持抗压夹具上部分和下部分的液压开关，打开楔块0-2对握持杆的握持，将抗压夹具的上部分和下部分从试验机的夹持装置中拆卸下来。

Claims (5)

1.一种非金属材料抗压缩性能测试用抗压夹具，其特征在于，所述的夹具结构如下：
所述的夹具包括上下两部分，上部分包括上握持杆（1-1）、上限位块（1-2）、上承压板（1-3）和上承压面（1-4）；
所述的上握持杆（1-1）位于所述的上限位块（1-2）的上部，二者固定连接在一起，且上限位块（1-2）的直径比上握持杆（1-1）大；所述的上限位块（1-2）和上承压板（1-3）固定连接；所述的上承压面（1-4）是上承压板（1-3）的一个面；
所述的夹具的下部分包括下握持杆（2-1）、下限位块（2-2）、第一块下承压板（2-3）、第二块下承压板（2-4）、球绞（2-5）、下承压面（2-6）和刻度线（2-7）；
所述的下握持杆（2-1）位于所述的下限位块（2-2）的下部，二者固定连接在一起，且下限位块（2-2）的直径比下握持杆（2-1）大；所述的下限位块（2-2）和第一块下承压板（2-3）固定连接；所述的第一块下承压板（2-3）和第二块下承压板（2-4）通过球绞（2-5）连接；下承压面（2-6）是第二块下承压板（2-4）的一个面，在所述的下承压面（2-6）上刻有用于试样定位的刻度线（2-7）。
2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述的上握持杆（1-1）的直径为19mm，高度为80mm；上限位块（1-2）的直径为35mm，高度为20mm；下握持杆（2-1）的直径为19mm，高度为80mm；下限位块（2-2）的直径为35mm，高度为20mm。
3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述的夹具的制造材料除上承压板（1-3）和第二块下承压板（2-4）外选用优质碳素结构钢，上承压板（1-3）和第二块下承压板（2-4）使用合金结构钢或合金工具钢。
4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具的上承压面（1-4）和下承压面（2-6）要光滑、平整，表面粗糙度参数Ra不大于0.80微米，硬度不低于55HRC。
5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述的夹具制备完成后，采用煮黑的方法进行处理，以提高其防锈能力。
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