CN103267672A - 一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法，其中系统包含相对设置的前部防弯支撑和后部防弯支撑；所述前部防弯支撑和所述后部防弯支撑之间设有压紧装置；所述前部防弯支撑包含前部中心块；所述后部防弯支撑包含后部中心块；所述前部中心块和所述后部中心块上分别开测量槽；所述前部中心块和所述后部中心块上的所述测量槽一个开在水平方向另一个开在竖直方向。本发明能够实现双轴材料拉压循环实验中对于十字形试件的防弯；本发明采用螺栓连接固定，结构简单，安装拆卸方便。

Description

一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法

技术领域

本发明涉及材料力学测试技术及设备技术领域，尤其是涉及一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法。

背景技术

板料成形作为最常用的金属塑性加工技术之一，在汽车、航空航天、家电等领域占有重要的地位。准确的描述金属板材在塑性变形过程中的力学行为已成为金属板材塑性成形领域研究的热点和前提。

由于板料的应用范围越来越广泛，对于其材料力学性能就要有准确的掌握。许多板料在加工成型以及实际应用中会面临受力的复杂性。例如：对于薄板冲压这种常用的制造工艺，面临的问题是如何在板料受压变形时不产生起皱等缺陷；特殊环境中，板料不止受到双向拉力，还会受到双向的压力，而且有可能会处在循环拉压状态。

单轴拉伸试验、双轴拉伸试验所得到的数据已经不能充分满足板料的实际应用要求，所以要对于各向异性材料以及特殊材料要采用双轴拉压循环加载实验，从而得到材料准确的力学性能。双轴拉压循环加载实验能够测量板料在双轴拉压循环加载状态下出现的包辛格等效应，为进行有限元模拟仿真，为以后产品的生产工艺和设计起到铺垫作用。

双轴拉压循环加载实验的成功实施的前提就是有能够对被测板料起到防弯作用的系统。目前，包辛格效应的实验和数值模拟研究主要在单向拉压循环加载阶段，并且已经能够进行单轴拉压循环加载试验，且已经有研究可以有效地防止板料在单轴压缩阶段的失稳弯曲问题。因此完成双轴板料拉压循环加载防弯系统，是对包辛格效应深入研究的必要条件，为进一步开展双向拉压循环加载状态下板料变形行为的研究打下基础，从而对于板料的实际生产应用有巨大的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于设计一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，包含相对设置的前部防弯支撑和后部防弯支撑；所述前部防弯支撑和所述后部防弯支撑之间设有压紧装置；

所述前部防弯支撑包含前部中心块、前部复位弹簧和4个前部楔形块，所述前部中心块在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽，每个所述前部楔形块上设置有与所述导向键槽相对应的导向滑键；每个所述前部楔形块通过其上设置的所述导向滑键在一个对应的导向键槽内滑动设置，并且每个所述前部楔形块上均连接有至少一个所述前部复位弹簧；

所述后部防弯支撑包含后部中心块、后部复位弹簧和4个后部楔形块，所述后部中心块在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽，每个所述后部楔形块上设置有与所述导向键槽相对应的导向滑键；每个所述后部楔形块通过其上设置的所述导向滑键在一个对应的导向键槽内滑动设置，并且每个所述后部楔形块上均连接有至少一个所述后部复位弹簧；

所述前部中心块和所述后部中心块上分别开测量槽；所述前部中心块和所述后部中心块上的所述测量槽一个开在水平方向另一个开在竖直方向。

所述压紧装置为紧固螺栓，每组所述前部楔形块和所述后部楔形块之间各采用3组楔形块螺栓连接；所述前部中心块和所述后部中心块之间采用6组中心块螺栓连接。

所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统也通过所述6组中心块螺栓与测试平台相固定。

一种双轴板料拉压循环加载实验防弯方法，包含步骤如下：

第一步，将十字形试件放入前部防弯支撑和后部防弯支撑之间，所述十字形试件和双轴板料拉压循环加载实验防弯系统都竖直放置；

第二步，然后紧固各组紧固螺栓，并将所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统禁锢于测试平台上；之后在测量槽处放置引伸计；

第三步，启动双轴拉压循环加载实验，读取数据。

本发明涉及一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，属于材料力学测试技术及设备领域；本发明允许试件在拉压循环加载实验中能够自由移动在竖直和水平方向，达到双轴循环拉压加载的效果，同时对整个长度(竖直和水平方向)的试样在拉压循环试验中提供有效的支持，也就是对试件的实验全程全方位的覆盖防弯，最终得到试件在双轴循环拉压加载过程中的变形数据和材料力学性能。

本发明楔形块与前后中心块通过弹簧相连接，弹簧起到楔形块和中心块的贴紧和循环加载时楔形块的回弹作用；滑键可以使楔形块和中心块连接紧密，相对滑动稳定精确；防弯系统用螺栓固定；前后两块中心块上各开一个测量槽，一个开在水平方向，另一个开在竖直方向，以放入引伸计对被测件进行测量。在双轴板料拉压循环加载实验时，将试件放入两个中心块中间，可以有效防止试件弯曲。

本发明允许试件在拉压循环加载实验中能够自由移动在竖直和水平方向，达到双轴循环拉压加载的效果，同时对整个长度(竖直和水平方向)的试样在拉压循环试验中提供有效的支持，也就是对试件的实验全程全方位的覆盖防弯，最终得到试件在双轴循环拉压加载过程中的变形数据和材料力学性能。

本发明4个楔形块与前部中心块通过弹簧相连接，另外4个楔形块与后部中心块通过弹簧相连接，弹簧起到楔形块和中心块的贴紧和循环加载时楔形块的回弹作用；在中心块与楔形块接触部分开槽，滑键固定在楔形块上，滑键带动楔形块在中心块上的导向键槽中作滑移，可使得楔形块在中心块上的滑动距离较大、连接紧密而且相对滑动稳定精确。

本发明采用螺栓连接固定。四组楔形块各采用3组螺栓连接；前后两个中心块采用6组螺栓连接，防弯系统也通过这6组螺栓与测试平台相固定。防弯系统用螺栓固定，便于安装拆卸，并且厚度方向的应力较小，不影响被测件变形，同时防止侧弯。

本发明前后两个中心块分别开测量槽。前后两块中心块上的测量槽一个开在水平方向另一个开在竖直方向，这样可以在加载时对整个防弯系统的防弯影响减小，双轴循环拉压加载过程中利用引伸计测量被测板料的变形数据。

本发明的有益效果可以总结如下：

1、本发明能够实现双轴材料拉压循环实验中对于十字形试件的防弯；

2、本发明采用螺栓连接固定，结构简单，安装拆卸方便。

附图说明

图1是本发明所提供的防弯系统总图；

图2是本发明中前部中心块和与之接触的楔形块示意图；

图3是本发明实验中十字形试件示意图；

其中，1楔形块，2后部中心块，3、前部中心块，4、测量槽，5、弹簧，6、十字形试件，21、导向滑键，22、导向键槽。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示的一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，包含相对设置的前部防弯支撑和后部防弯支撑；所述前部防弯支撑和所述后部防弯支撑之间设有压紧装置；所述前部防弯支撑包含前部中心块3、前部复位弹簧5和4个前部楔形块1，所述前部中心块3在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽22，每个所述前部楔形块1上设置有与所述导向键槽22相对应的导向滑键21；每个所述前部楔形块1通过其上设置的所述导向滑键21在一个对应的导向键槽22内滑动设置，并且每个所述前部楔形块1上均连接有至少一个所述前部复位弹簧5；所述后部防弯支撑包含后部中心块2、后部复位弹簧5和4个后部楔形块1，所述后部中心块2在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽22，每个所述后部楔形块1上设置有与所述导向键槽22相对应的导向滑键21；每个所述后部楔形块1通过其上设置的所述导向滑键21在一个对应的导向键槽22内滑动设置，并且每个所述后部楔形块1上均连接有至少一个所述后部复位弹簧5；所述前部中心块3和所述后部中心块2上分别开测量槽4；所述前部中心块3和所述后部中心块2上的所述测量槽4一个开在水平方向另一个开在竖直方向。

在优选的实施例中，所述压紧装置为紧固螺栓，每组所述前部楔形块1和所述后部楔形块1之间各采用3组楔形块1螺栓连接；所述前部中心块3和所述后部中心块2之间采用6组中心块螺栓连接。

在更加优选的实施例中，所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统也通过所述6组中心块螺栓与测试平台相固定。

一种双轴板料拉压循环加载实验防弯方法，包含步骤如下：

第一步，将十字形试件6放入前部防弯支撑和后部防弯支撑之间，所述十字形试件6和双轴板料拉压循环加载实验防弯系统都竖直放置；

第二步，然后紧固各组紧固螺栓，并将所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统禁锢于测试平台上；之后在测量槽4处放置引伸计；

第三步，启动双轴拉压循环加载实验，读取数据。

在某个具体的实施例中，如图1所示的一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统包含8个楔形块和复位弹簧，前后2个中心块以及8个滑键。楔形块1以及其他相同的楔形块分别通过弹簧4以及其他弹簧与前部中心块和后部中心块2相连接，弹簧起到楔形块和中心块的贴紧和循环加载时楔形块的回弹作用，当拉压循环加载实验进行时，试件6能够自由移动在竖直和水平方向，达到双轴循环拉压加载的效果，同时对整个长度(竖直和水平方向)的试样在拉压循环实验中提供有效的支持，也就是对试件的实验全程全方位的覆盖防弯。前部中心块3上的测量槽是水平的，后部中心块2上的测量槽是竖直的，这样可以在加载时对整个防弯系统的防弯影响减小，在双轴循环拉压加载过程中利用引伸计放置于测量槽中测量被测试件的变形数据，反馈给控制系统，最后进行力学性能数据的处理。

此防弯系统中每个楔形块上都有一个导向滑键，与之相接触的中心块上都开有导向键槽，图2中所示，楔形块的导向滑键21与中心块上的导向键槽22相配合，在双轴拉压循环实验过程中，滑键1带动楔形块在中心块上的导向键槽22中作滑移，可使得楔形块在中心块上的滑动距离较大、连接紧密而且相对滑动稳定精确。

此防弯系统通过螺栓将每对楔形块相连接，通过螺栓将前后中心块相连接，连接后固定于测试平台上。四组楔形块各采用3组螺栓连接；前后两个中心块采用6组螺栓连接，防弯系统也通过这6组螺栓与测试平台相固定。防弯系统用螺栓固定，便于安装拆卸，并且厚度方向的应力较小，不影响被测件变形，同时防止侧弯。

此防弯系统在实验时的使用过程如下：首先将十字形试件放入前后两个中心块之间，十字形试件和防弯系统都竖直放置；然后紧固各组螺栓，并将防弯系统禁锢于测试平台上；之后在测量槽处放置引伸计；最后，启动双轴拉压循环加载实验，读取数据。

综上所述，本发明所述的一种双轴材料拉压循环加载防弯系统，是一种新型的防弯系统，满足试件在拉或压时形状上的变化，试件的变化可在小范围，即在相似形状和尺寸变化不大的范围内，也可在大范围，即试件形状尺寸变化大是也起到防弯效果。此防弯系统的设计能够适应试件在拉压时的形状变化，并且全程保持被试件的全方位包裹夹持，达到真正的防弯意图。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，其特征在于，包含相对设置的前部防弯支撑和后部防弯支撑；所述前部防弯支撑和所述后部防弯支撑之间设有压紧装置；

所述前部防弯支撑包含前部中心块、前部复位弹簧和4个前部楔形块，所述前部中心块在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽，每个所述前部楔形块上设置有与所述导向键槽相对应的导向滑键；每个所述前部楔形块通过其上设置的所述导向滑键在一个对应的导向键槽内滑动设置，并且每个所述前部楔形块上均连接有至少一个所述前部复位弹簧；

所述后部防弯支撑包含后部中心块、后部复位弹簧和4个后部楔形块，所述后部中心块在水平方向和竖直方向上均设置有相对的至少两个导向键槽，每个所述后部楔形块上设置有与所述导向键槽相对应的导向滑键；每个所述后部楔形块通过其上设置的所述导向滑键在一个对应的导向键槽内滑动设置，并且每个所述后部楔形块上均连接有至少一个所述后部复位弹簧；

所述前部中心块和所述后部中心块上分别开测量槽；所述前部中心块和所述后部中心块上的所述测量槽一个开在水平方向另一个开在竖直方向。

2.根据权利要求1所述的双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，其特征在于，所述压紧装置为紧固螺栓，每组所述前部楔形块和所述后部楔形块之间各采用3组楔形块螺栓连接；所述前部中心块和所述后部中心块之间采用6组中心块螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的双轴板料拉压循环加载实验防弯系统，其特征在于，所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统也通过所述6组中心块螺栓与测试平台相固定。

4.一种双轴板料拉压循环加载实验防弯方法，其特征在于，包含步骤如下：

第一步，将十字形试件放入前部防弯支撑和后部防弯支撑之间，所述十字形试件和双轴板料拉压循环加载实验防弯系统都竖直放置；

第二步，然后紧固各组紧固螺栓，并将所述双轴板料拉压循环加载实验防弯系统禁锢于测试平台上；之后在测量槽处放置引伸计；

第三步，启动双轴拉压循环加载实验，读取数据。

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