CN103512809B

CN103512809B - 一种弹性材料等轴拉伸试验装置

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Publication number: CN103512809B
Application number: CN201310438812.XA
Authority: CN
Inventors: 赖兴华; 夏勇; 曹家健; 周青
Original assignee: Suzhou Automotive Research Institute Tsinghua University
Current assignee: Suzhou Automotive Research Institute Tsinghua University
Priority date: 2013-09-24
Filing date: 2013-09-24
Publication date: 2017-01-04
Anticipated expiration: 2033-09-24
Also published as: CN103512809A

Abstract

本发明涉及一种弹性材料等轴拉伸试验装置，包括用于放置测试试件的底座、与试件相连的多个连接机构、与多个连接机构相连的牵引盘，每个连接机构包括用于装夹试件的装夹装置、与装夹装置相连的传动机构、两端分别与传动机构和牵引盘固定连接的牵引装置，底座具有一水平安装板，传动机构包括固定设置在安装板上的固定柱、与固定柱滑动连接的滑块，滑块的一端与装夹装置固定连接，滑块的另一端与牵引装置的一端固定连接。本发明具有结构简单、拉伸过程中稳定性好、制造成本低等优点。

Description

一种弹性材料等轴拉伸试验装置

技术领域

[0001]本发明主要涉及一种弹性材料等轴拉伸试验装置，属于车用材料力学性能测试与表征领域。

背景技术

[0002]对于超弹性材料(例如橡胶材料)力学性能的表征至少需要3个应力状态的试验，如单向拉伸、平面剪切、纯压缩。单向拉伸和平面剪切的应力状态容易获得并且准确性高，但纯压缩的应力状态不易获得且准确性低，因为试件和压盘之间存在较大的摩擦，这种摩擦会随着压力的增大而增大。而对于不可压缩或几乎不可压缩材料(例如橡胶材料)，采用等轴拉伸方法可以产生等效于纯压缩的应力状态。尽管这种试验方法比纯压缩试验复杂，但获得的纯应力状态可以使材料模型更加准确。

[0003]现有的弹性材料等轴拉伸试验装置[参见AXEL公司(公司主页为http://www.axe I product s.com/page s/hyper el astic.html)或CABER公司(公司主页为http: / /www3.ul.1e/caber/index.php/facilities/equipment- capabilities/mechanical-testing/)制造的等轴拉伸试验装置]，对弹性材料的等轴拉伸试验取得了一定试验效果，但也存在许多缺陷，如下:a、试件的装夹可靠性低，易出现试件脱离现象;b、试件的装夹部分结构复杂、整体质量大，在钢丝绳牵引过程中必然会带来较大的摩擦阻力;C、钢丝绳牵引过程中，牵引方向的稳定性低使得整体试验的准确性降低;d、整个拉伸试验装置制造成本尚O

发明内容

[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、制造成本低、试验准确性高的弹性材料等轴拉伸试验装置。

[0005]为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案:

[0006] 一种弹性材料等轴拉伸试验装置，包括用于放置测试试件的底座、与所述试件相连的多个连接机构、与多个所述连接机构相连的牵引盘，每个所述连接机构包括用于装夹所述试件的装夹装置、与所述装夹装置相连的传动机构、两端分别与所述传动机构和所述牵引盘固定连接的牵引装置，所述底座具有一水平安装板，所述传动机构包括固定设置在所述安装板上的固定柱、与所述固定柱滑动连接的滑块，所述滑块的一端与所述装夹装置固定连接，所述滑块的另一端与所述牵引装置的一端固定连接。

[0007]在所述滑块上沿其长度方向开设有滑槽，所述固定柱的一端部沿着所述滑槽能够滑动地设置在所述滑槽内。

[0008]所述装夹装置包括紧固件、第一垫片，所述紧固件依次穿过所述第一垫片和所述试件而与所述滑块的一端紧固连接。

[0009]所述牵引装置包括滑轮组件、固定设置在所述安装板上用于安装所述滑轮组件的滑轮支座、牵引绳，所述滑轮组件包括滑轮轴、转动套设在所述滑轮轴上的滑轮，所述滑轮轴固定设置在所述滑轮支座上，所述牵引绳的绕过所述滑轮使所述牵引绳的一端与所述滑块固定连接而另一端与所述牵引盘固定连接。

[0010] 所述牵引绳的两端通过绳钩分别与所述滑块、所述牵引盘相连，所述绳钩包括固定设置在所述滑块上的第一绳钩、固定设置在所述牵引盘上的第二绳钩，所述牵引绳的两端分别与所述第一绳钩、所述第二绳钩相连。

[0011]所述固定柱为螺栓，所述传动机构还包括第二垫片、设置在所述滑槽内且与所述滑块滑动连接的固定块，所述固定柱依次穿过所述第二垫片和所述固定块而与所述安装板固定连接，所述固定块的高度大于所述滑槽的高度，所述第二垫片沿所述滑槽宽度方向的大小大于所述滑槽的宽度使得所述固定块始终位于所述滑槽内。

[0012]所述固定块的高度比所述滑槽的高度大Imm〜3_。

[0013]所述连接机构设置有至少4个。

[0014]所述连接机构设置有16个。

[0015]所述多个连接机构均匀分布在所述安装板上。

[0016]由于上述技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点:

[0017]本发明的等轴拉伸试验装置的传动机构采用固定柱与滑块配合使用，增强了牵引绳拉伸试件过程中的稳定性，保证拉伸的均匀性，以提高整体试验的准确性。

[0018]本发明的等轴拉伸试验装置结构简单、制造成本低、操作方便。

附图说明

[0019]图1为本发明的等轴拉伸试验装置的立体示意图；

[0020]图2为本发明的等轴拉伸试验装置的俯视示意图(未显示牵引盘)；

[0021 ]图3为本发明的等轴拉伸试验装置中试件的示意图；

[0022]图4为本发明的等轴拉伸试验装置的装夹装置和传动机构示意图；

[0023]图5为本发明的等轴拉伸试验装置的斜轴测图(显示部分底座)；

[0024]图6为本发明的等轴拉伸试验装置的牵引装置的轴测图(未显示牵引绳)；

[0025]图中:1、牵引盘;2、牵引绳;3、试件;4、紧固件；5、第一垫片；6;固定柱；7、第二垫片;8、滑块;9、滑槽；10、滑轮；11、滑轮支座；12、滑轮轴；13、第二绳钩；14、第一绳钩；15、安装板;16、观测孔;17、底盘;18、固定块。

具体实施方式

[0026]下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

[0027]如图1〜6所示，一种弹性材料等轴拉伸试验装置，包括用于放置测试试件3的底座、与试件3相连的多个连接机构、与多个连接机构相连的牵引盘I，每个连接机构包括用于装夹试件3的装夹装置、与装夹装置相连的传动机构、两端分别与传动机构和牵引盘I固定连接的牵引装置，底座具有一水平安装板15，传动机构包括固定设置在安装板15上的固定柱

6、与固定柱6滑动连接的滑块8，滑块8的一端与装夹装置固定连接，滑块8的另一端与牵引装置的一端固定连接，在滑块8上沿其长度方向开设有滑槽9，固定柱6的一端部沿着滑槽9能够滑动地设置在滑槽9内。

[0028]如图2〜4所示，装夹装置包括紧固件4、第一垫片5，紧固件4依次穿过第一垫片5和试件3与而滑块8的一端紧固连接。

[0029]牵引装置包括滑轮组件、固定设置在安装板15上用于安装滑轮组件的滑轮支座

11、牵引绳2，滑轮组件包括滑轮轴12、转动套设在滑轮轴12上的滑轮10，滑轮轴12固定设置在滑轮支座11上，牵引绳2的绕过滑轮10使牵引绳2的一端与滑块8固定连接而另一端与牵引盘2固定连接。牵引绳2的两端通过绳钩分别与滑块8、牵引盘2相连，绳钩包括固定设置在滑块8上的第一绳钩14、固定设置在牵引盘I上的第二绳钩13，牵引绳2的两端分别与第一绳钩14、第二绳钩13相连。

[0030]如图4所示，固定柱6为螺栓，传动机构还包括第二垫片7、设置在滑槽9内且与滑块8滑动连接的固定块18，固定柱5依次穿过第二垫片7、固定块18与安装板15连接，固定块18的高度大于滑槽9的高度，第二垫片7沿滑槽9宽度方向的大小大于滑槽9的宽度使得固定块18始终位于滑槽9内，具体设置时，固定块18的高度比滑槽9的高度大Imm〜3mm。固定块18可以设置成横截面为正方形的固定块，且固定块18的宽度可以设置成比滑槽9的宽度小Imm左右，这样在第二垫片7及固定块18的共同作用下，在进行拉伸试验时，固定块18能够始终位于滑槽9内，且滑块8在进行滑动时滑动方向更加稳定。

[0031]连接机构设置有至少4个，本例中的等轴拉伸试验装置的连接机构设置有16个，16个连接机构均匀分布在安装板15上。

[0032]为了便于观察试件3的拉伸情况，在安装板15的中间开设有圆形观测孔16，观测孔16的大小稍大于试件3的中心测试段的大小，由于底座上具有一水平底盘17，底盘17位于安装板15的正下方，在底盘17上布置一块平面镜，调试平面镜与水平面的夹角为45度，确保能够通过平面镜观测到试件3的中心测量区域，采用相机通过平面镜拍摄试件3的中心测量区，达到测量应变的目的。本发明的等轴拉伸试验装置与现有技术相比，相机安装容易，测量更方便，测量的准确度更高。

[0033] 本发明的工作原理:

[0034]试件3选用橡胶材料，试件3上开设有16个小孔，紧固件4依次穿过第一垫片5和小孔与而滑块8的一端固定连接，固定柱6依次穿过第二垫片7和固定块18而与安装板15固定连接，固定块18位于滑槽9内且与滑块8滑动连接，滑块8的另一端与牵引绳2的一端相连，牵引绳2的另一端由滑轮10的下方绕过滑轮10通过第二绳钩13与牵引盘I相连，16个第二绳钩13均匀分布在牵引盘I上，在橡胶材料试件3进行拉伸试验时，将整个等轴拉伸试验装置安装在万能试验机上，牵引盘I安装在万能试验机的横梁上，等轴拉伸试验装置的底座的底端固定在万能试验机的底座上，横梁拉动牵引盘I往上运动，带动牵引绳2往上运动，牵引绳2拉动滑块8往外滑动，又因固定块18固定在安装板15上且固定块18位于滑槽9内，所以每块滑块8的运动方向均固定，16块滑块8拉动试件3沿16个不同方向往外进行拉伸实验。

[0035]通过上述设置，本发明的等轴拉伸试验装置与现有技术相比具有如下优点:

[0036] I)试件的夹持端设置有小孔，在保证不出现撕裂的情况下，提升了试件受拉的可靠性，不易脱落；

[0037] 2)试件的装夹装置结构简单，制造成本低；

[0038] 3)固定块与滑块的配合使用增强了牵引绳拉伸试件的稳定性，保证16个拉伸方向的均匀性；

[0039] 4)等轴拉伸试验装置的底座底部与万能试验机固定连接，保证整个装置在受拉过程中的稳定性。

[0040]以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，且本发明不限于上述的实施例，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种弹性材料等轴拉伸试验装置，包括用于放置测试试件的底座、与所述试件相连的多个连接机构、与多个所述连接机构相连的牵引盘，每个所述连接机构包括用于装夹所述试件的装夹装置、与所述装夹装置相连的传动机构、两端分别与所述传动机构和所述牵引盘固定连接的牵引装置，其特征在于，所述底座具有一水平安装板，所述传动机构包括固定设置在所述安装板上的固定柱、与所述固定柱滑动连接的滑块，所述滑块的一端与所述装夹装置固定连接，所述滑块的另一端与所述牵引装置的一端固定连接；在所述滑块上沿其长度方向开设有滑槽，所述固定柱的一端部沿着所述滑槽能够滑动地设置在所述滑槽内；所述固定柱为螺栓，所述传动机构还包括第二垫片、设置在所述滑槽内且与所述滑块滑动连接的固定块，所述固定柱依次穿过所述第二垫片和所述固定块而与所述安装板固定连接，所述固定块的高度大于所述滑槽的高度，所述第二垫片沿所述滑槽宽度方向的大小大于所述滑槽的宽度使得所述固定块始终位于所述滑槽内；所述装夹装置包括紧固件、第一垫片，所述紧固件依次穿过所述第一垫片和所述试件而与所述滑块的一端紧固连接。

2.根据权利要求1所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述牵引装置包括滑轮组件、固定设置在所述安装板上用于安装所述滑轮组件的滑轮支座、牵引绳，所述滑轮组件包括滑轮轴、转动套设在所述滑轮轴上的滑轮，所述滑轮轴固定设置在所述滑轮支座上，所述牵引绳绕过所述滑轮使所述牵引绳的一端与所述滑块固定连接而另一端与所述牵引盘固定连接。

3.根据权利要求2所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述牵引绳的两端通过绳钩分别与所述滑块、所述牵引盘相连，所述绳钩包括固定设置在所述滑块上的第一绳钩、固定设置在所述牵引盘上的第二绳钩，所述牵引绳的两端分别与所述第一绳钩、所述第二绳钩相连。

4.根据权利要求1所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述固定块的高度比所述滑槽的高度大。

5.根据权利要求1所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述连接机构设置有至少4个。

6.根据权利要求5所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述连接机构设置有16个。

7.根据权利要求6所述的弹性材料等轴拉伸试验装置，其特征在于，所述多个连接机构均匀分布在所述安装板上。