CN103913373A - 可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具 - Google Patents

可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，用于材料测试技术领域。等速液压缸后端与拉伸扭转复合传感器连接，前端活塞杆端面涂有高温陶瓷绝缘材料。绝热部分包含连接螺钉和橡胶绝缘垫。隔热部分由云母片和铜片相间叠加而成。夹具通过螺钉将等速液压缸的前端法兰、定位片、隔热部分、夹持部分连接在一起。在等速液压缸活塞缸推力作用下，楔形块夹紧试件。活塞杆前端与夹具体之间具有花键副，防止二者相对转动，传递扭矩。可用于具有温度场、电场、磁场等加载模块的拉扭复合材料试验机，使得材料试验机在多物理场耦合条件下，在拉伸和扭转载荷同时作用下测试材料接近服役条件下的力学性能，具有工作可靠，操作简单等特点。

Description

可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具
技术领域
本发明涉及一种可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，用于材料测试技术领域，使得拉扭复合材料试验机在温度场、电场、磁场等多物理场耦合条件下，在拉伸和扭转载荷同时作用下测试材料接近服役条件下的力学性能，对于工程领域避免材料失效具有很大的意义和良好的应用前景。
背景技术
在工程领域中，材料通常在复合载荷下服役，例如在拉力和扭矩复合作用下；同时材料的性能会受到温度场、磁场、电场等影响，例如在高温下材料的屈服强度降低。在传统的材料测试领域，单纯通过拉伸、扭转或者通过在温度场下的拉伸、扭转实验测试材料的力学性能，已经不能反应很多材料在实际工作条件下的力学性能，因此在温度场、电场、磁场等多物理场耦合条件下，利用拉扭复合材料试验机测试材料接近服役条件下的力学性能，解决材料失效等问题具有很大的工程意义。常见的试验夹具有机械式和液压式，机械式夹具通过楔形块自锁提供拉力或者通过螺纹的卡紧提供扭矩，该类型夹具结构简单，造价低，但不能用于疲劳测试，也不能用于多物理场耦合条件下的测试。液压式夹具通过楔形块将试件直接加紧提供拉力，也可以改进后用于拉扭复合测试，但不能用于温度场、磁场、电场等多物理场耦合条件下测试材料力学性能。总体来看，设计用于温度场、电场、磁场等多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具是一项具有重大工程意义，同时也是一项紧迫性的工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，解决了现有技术存在的上述问题，本发明具有工作可靠，操作简单的特点，可用于具有温度场、电场、磁场等加载模块的拉扭复合材料试验机，使得材料试验机在多物理场耦合条件下，在拉伸和扭转载荷同时作用下测试材料接近服役条件下的力学性能，对于解决材料失效等问题具有很大的工程意义。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，包括等速液压缸1、绝缘部分、隔热部分、夹持部分，所述等速液压缸1的后端通过法兰与拉伸扭转复合传感器连接，装在试验机上，法兰后端为阶梯轴，为螺钉装配留有扳手空间；等速液压缸1通过前端法兰支口安装在定位片4上，定位片4紧接隔热部分，隔热部分的下面为夹持部分；等速液压缸1的前端法兰、定位片4、隔热部分、夹具体7通过连接螺钉2连接在一起；等速液压缸1的活塞杆前端与夹具体7之间通过花键副连接，将活塞杆上的扭矩传递给夹持部分。
所述的隔热部分由铜片5和云母片6相互间隔构成，二者压紧后装配到夹具上；所述铜片5和云母片6分别为圆形，且铜片5的半径大于云母片6的半径。云母片6导热系数小，具有良好的隔热性能，而铜片5导热系数大，并且具有大的半径，可以有效的散热，二者组合在一起具有良好的隔热效果。
所述的夹持部分由夹具体7、楔形块9、复位弹簧10、小螺钉8组成，楔形块9与夹具体7组成的滑动副将活塞杆的推力转化成楔形块9夹紧试件的夹紧力；复位弹簧10保证楔形块9与夹具体和活塞杆可靠接触，并在测试完毕后使楔形块9和活塞杆复位。
所述的所述的夹具体7、楔形块9、复位弹簧10、小螺钉8的材质均为奥氏体不锈钢，防止夹具对试验机的磁场加载模块造成干扰。
所述的绝缘部分由连接螺钉2、绝缘垫3、高温绝缘涂层组成；绝缘垫3紧贴连接螺钉2，高温绝缘涂料涂覆在活塞杆的下端，防止试验机采用低压大电流加热金属试件时通过夹具将电流传递出去。
本发明的有益效果在于：可用于具有温度场、电场、磁场等加载模块的拉扭复合材料试验机，使得材料试验机在多物理场耦合条件下，在拉伸和扭转载荷同时作用下测试材料接近服役条件下的力学性能，对于解决材料失效等问题具有很大的工程意义，同时具有工作可靠、操作简单的特点，实用性强。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的立体外观结构示意图；
图2为本发明的主视结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为本发明的液压缸的整体外观结构示意图；
图5为本发明的楔形块的整体外观结构示意图；
图6为本发明的定位片的整体外观结构示意图。
图中：1.等速液压缸，2.连接螺钉，3.绝缘垫，4.定位片，5.铜片，6.云母片，7.夹具体，8.小螺钉，9.楔形块，10.复位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。
参见图1至图6所示，本发明的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，包括等速液压缸1、绝缘部分、隔热部分、夹持部分，所述等速液压缸1的后端通过法兰与拉伸扭转复合传感器连接，装在试验机上，法兰后端为阶梯轴，为螺钉装配留有扳手空间；等速液压缸1通过前端法兰支口安装在定位片4上，定位片4紧接隔热部分，隔热部分的下面为夹持部分；等速液压缸1的前端法兰、定位片4、隔热部分、夹具体7通过连接螺钉2连接在一起；等速液压缸1的活塞杆前端与夹具体7之间通过花键副连接，将活塞杆上的扭矩传递给夹持部分。
所述的隔热部分由铜片5和云母片6相互间隔构成，二者压紧后装配到夹具上；所述铜片5和云母片6分别为圆形，且铜片5的半径大于云母片6的半径。云母片6导热系数小，具有良好的隔热性能，而铜片5导热系数大，并且具有大的半径，可以有效的散热，二者组合在一起具有良好的隔热效果。
所述的夹持部分由夹具体7、楔形块9、复位弹簧10、小螺钉8组成，楔形块9与夹具体7组成的滑动副将活塞杆的推力转化成楔形块9夹紧试件的夹紧力；复位弹簧10保证楔形块9与夹具体和活塞杆可靠接触，并在测试完毕后使楔形块9和活塞杆复位。
所述的所述的夹具体7、楔形块9、复位弹簧10、小螺钉8的材质均为奥氏体不锈钢，防止夹具对试验机的磁场加载模块造成干扰。
所述的绝缘部分由连接螺钉2、绝缘垫3、高温绝缘涂层组成；绝缘垫3紧贴连接螺钉2，高温绝缘涂料涂覆在活塞杆的下端，防止试验机采用低压大电流加热金属试件时通过夹具将电流传递出去。
参见图1至图6所示，本发明在使用时，将夹具通过等速液压缸1后端的法兰用螺钉连接到拉扭传感器，利用支口进行定位，安装在试验机上；试验机测试时，需先将试件放置在两个楔形块9的间隙中，等速液压缸1通入高压油后，活塞杆推动两个楔形块9在夹具体7中移动，夹紧试件；在楔形块的两侧具有复位弹簧10，工作在受拉状态，保证楔形块9与活塞杆可靠接触，在测试完毕后，可以使楔形块9和活塞杆复位。
所述隔热部分由大的圆形铜片5和圆形云母片6相互间隔构成，需要将二者压紧后装配到夹具上，保证夹具刚度足够大；云母片导热系数很小，具有良好的隔热性能，而铜片导热系数大，并且具有大的散热面积，可以将云母传出的热量有效的散发出去，隔热部分由二者相互间隔构成，具有很好的隔热效果，防止试验机在高温测试时，热量由夹具体大量传递到液压缸。
所述绝缘部分由连接螺钉2、绝缘垫3、高温绝缘涂层组成；绝缘垫3紧贴连接螺钉2，防止电流由夹具体7通过连接螺钉2传递到液压缸；高温绝缘涂层在活塞杆的下端，防止电流通过活塞杆传递到液压缸。
所述夹具体7、楔形块9、复位弹簧10、小螺钉8材料均为奥氏体不锈钢，防止夹具对试验机的磁场加载模块造成干扰。
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：包括等速液压缸（1）、绝缘部分、隔热部分、夹持部分，所述等速液压缸（1）的后端通过法兰与拉伸扭转复合传感器连接，装在试验机上，法兰后端为阶梯轴，为螺钉装配留有扳手空间；等速液压缸（1）通过前端法兰支口安装在定位片（4）上，定位片（4）紧接隔热部分，隔热部分的下面为夹持部分；等速液压缸（1）的前端法兰、定位片（4）、隔热部分、夹具体（7）通过连接螺钉（2）连接在一起；等速液压缸（1）的活塞杆前端与夹具体（7）之间通过花键副连接，将活塞杆上的扭矩传递给夹持部分。
2.根据权利要求1所述的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：所述的隔热部分由铜片（5）和云母片（6）相互间隔构成，二者压紧后装配到夹具上。
3.根据权利要求2所述的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：所述的铜片（5）和云母片（6）分别为圆形，且铜片（5）的半径大于云母片（6）的半径。
4.根据权利要求1所述的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：所述的夹持部分由夹具体（7）、楔形块（9）、复位弹簧（10）、小螺钉（8）组成，楔形块（9）与夹具体（7）组成的滑动副将活塞杆的推力转化成楔形块（9）夹紧试件的夹紧力；复位弹簧（10）保证楔形块（9）与夹具体和活塞杆可靠接触，并在测试完毕后使楔形块（9）和活塞杆复位。
5.根据权利要求4所述的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：所述的所述的夹具体（7）、楔形块（9）、复位弹簧（10）、小螺钉（8）的材质均为奥氏体不锈钢。
6.根据权利要求1所述的可用于多物理场耦合条件下的拉扭复合夹具，其特征在于：所述的绝缘部分由连接螺钉（2）、绝缘垫（3）、高温绝缘涂层组成；绝缘垫（3）紧贴连接螺钉（2），高温绝缘涂料涂覆在活塞杆的下端。
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