CN104330304A - 一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，包括上夹持部件和下夹持部件，所述上夹持部件包括上楔形夹具（2），上楔形夹具（2）通过上圆环（3）悬挂在上圆筒（5）的上圆柱销（4）上，上圆柱销（4）安装在上圆筒（5）的销孔上，上圆筒（5）与试验机的上拉杆（11）连接；所述下夹持部件包括下楔形夹具（6），下楔形夹具（6）通过下圆环（7）连接在下圆筒（9）的下圆柱销（8）上，下圆柱销（8）安装在下圆筒（9）的销孔上，下圆筒（9）与试验机的下拉杆（10）连接。本发明的优点是：避免了脆性材料直接拉伸过程中试件受到弯曲和扭曲，改善了楔形夹具对试件的夹持，既适用于室温测试，也适用于高温和低温测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体材料拉伸强度测试装置，具体涉及一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构。
背景技术
材料拉伸强度的测试有直接测试法和间接测试法。间接测试法常用的有三点弯曲试验和四点弯曲试验。在某些情况下，间接测试法测得的拉伸强度并不能反映材料的真实强度。此外，在高温下，材料的拉压各向异性明显，试件的中性面会向受压侧移动，因而用间接法测得的拉伸强度与真实值差异较大；高温下材料力学三点弯和四点弯计算公式的修正还是一个尚未解决的难题。因而，发展材料拉伸强度的直接测试方法尤为重要。
现有的拉伸强度直接测试装置中，夹持试件的楔形夹具直接与试验机的拉杆相连，这样在拉伸过程中，试件将受到很大的扭曲和弯曲。目前，这类测试装置主要用于韧性较好的材料如金属或CC复合材料的直接拉伸测试。但对于脆性材料如陶瓷或树脂的测试，这类测试装置会导致试件在很低的拉力下发生破坏。近年来，国内外有的研究机构对脆性材料直接拉伸强度测试进行了探索和研究。
中国专利文献CN 103954496 A于2014年7月30日公开了“一种高自由度脆性材料直拉试验测试装置及其测试方法”，它包括结构相同的两组陀螺对中调整装置，该陀螺对中调整装置包括球形座、连接套筒以及材料固定套筒，所述球形座包括上、下两个半球形陀螺腔，两个半球形陀螺腔可分离，并在两侧通过螺纹件连接，上、下两个半球形陀螺腔中分别包括有球铰拉杆以及球铰连接杆，球铰拉杆和球铰连接杆的端部均设置有一个半球体座，两个半球体座贴合在两个半球形陀螺腔内壁并分别在两个半球形陀螺腔的顶部伸出有拉杆杆体以及连接杆杆体；而所述连接套筒以及材料固定套筒均为凸型支座结构，连接套筒套装在材料固定套筒上部，并在其凸起部分通过螺纹与球铰连接杆伸出半球形陀螺腔的杆体下端相连。该专利利用陀螺对中调整装置左右偏转，且空间旋转灵敏度高，避免了测试过程中岩石、混凝土和陶瓷等脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的问题。
发明内容
同样地针对脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，它能使试件中心线与拉力直线重合，同样能避免测试过程中脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的问题。
本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括上夹持部件和下夹持部件，所述上夹持部件包括上楔形夹具、上圆环、上圆柱销和上圆筒，上楔形夹具通过上圆环悬挂在上圆筒的上圆柱销上，上圆柱销安装在上圆筒的销孔上，上圆筒与试验机的上拉杆通过螺纹连接；所述下夹持部件包括下楔形夹具、下圆环、下圆柱销和下圆筒，下楔形夹具通过下圆环连接在下圆筒的下圆柱销上，下圆柱销安装在下圆筒的销孔上，下圆筒与试验机的下拉杆通过螺纹连接。
本发明采用以下两个措施保证了试件拉伸过程中不受到扭曲和弯曲：
1、上圆环在上圆柱销上能自由滑动，通过上圆环与上圆柱销配合确保了试件在拉伸过程中不受到弯曲；
2、试验前下圆环和下圆柱销未接触，试件处于自然下垂状态，在横梁上升过程中，下圆环先与下圆柱销接触并配合，在此过程中下圆柱销将自动转到与下圆环垂直的方向，这样在拉伸过程中试件就不再受到扭曲。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：避免了脆性材料直接拉伸过程中试件受到弯曲和扭曲，改善了楔形夹具对试件的夹持，既适用于室温测试，也适用于高温和低温测试。
附图说明
本发明的附图说明如下：
图1为本发明的结构示意图；
图2为上、下楔形夹具的结构图；
图3为U形块的结构图；
图4为方形块的结构图；
图5为下圆柱销的结构图；
图6为下圆筒的结构图；
图7为下圆环的结构图。
图中：1.试件；2.上楔形夹具；3.上圆环；4.上圆柱销；41.螺钉；5.上圆筒；6.下楔形夹具；7.下圆环；71.凹环；8.下圆柱销；81.销钉；9.下圆筒；91.方孔；92.螺纹杆；10.下拉杆；11.上拉杆；12.上扣环；13.U形块；14.方形块；15.螺栓；16.石墨纸；17.碳毡。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括上夹持部件和下夹持部件，所述上夹持部件包括上楔形夹具2、上圆环3、上圆柱销4和上圆筒5，上楔形夹具2通过上圆环3悬挂在上圆筒5的上圆柱销4上，上圆柱销4安装在上圆筒5的销孔上，上圆筒5与试验机的上拉杆11通过螺纹连接；所述下夹持部件包括下楔形夹具6、下圆环7、下圆柱销8和下圆筒9，下楔形夹具6通过下圆环7连接在下圆筒9的下圆柱销8上，下圆柱销8安装在下圆筒9的销孔上，下圆筒9与试验机的下拉杆10通过螺纹连接。
上圆筒5底部设置有碳毡17，将上圆环3固定在上圆筒5的中间位置。
如图2所示，上楔形夹具2和下楔形夹具6内设置有连接试件的楔形槽，如图1所示，楔形夹具的楔形槽与试件1接触面上设置有石墨纸16，石墨纸16将试件与楔形夹具隔开，弥补由于加工造成的试件和夹具接触面不平行和不光滑，从而改善楔形夹具对试件的夹持。
如图1所示，上楔形夹具2和下楔形夹具6的四周上套装有加固环套，加固环套的U形块13通过螺栓15与方形块14固定套装，防止楔形夹具在拉伸过程中张开。
如图3所示，U形块13具有凹槽，凹槽口的侧壁端面上开有螺纹盲孔。如图4所示，方形块14上开有穿过螺栓15的通孔，用以与U形块13凹槽口螺纹盲孔对应装配。楔形夹具的一个侧面贴紧U形块13凹槽底面，楔形夹具的另一个侧面紧贴方形块14，螺栓15将U形块13与方形块14固定套装在楔形夹具的四周上。
上圆环3为空心管，空心管的内侧上部贯套上圆柱销4、内侧下部贯套上楔形夹具2的楔形槽底部；上圆柱销4为销轴；上圆筒5为内部空心的圆柱体，顶部具有连接试验机的上拉杆11的螺纹杆，侧面开有穿过上圆柱销4的销孔。
如图5所示，下圆柱销8两端为矩形截面、中间为圆柱面；如图6所示，下圆筒9的侧面为方孔91，方孔91与下圆柱销8为间隙配合，该间隙配合可以使得试验机横梁上升过程中，下圆柱销8能转到与下圆环7垂直的方向，下圆筒9为内部空心的圆柱体，底部具有连接试验机的下拉杆10的螺纹杆92。
如图7所示，下圆环7底部内侧面设有一个比下圆柱销8圆柱面直径稍大的凹环71，凹环71用于配合贯套下圆柱销8；下圆环7内侧上部贯套下楔形夹具6的楔形槽底部。
本发明的安装过程是：将上扣环12通过螺纹拧到上圆筒5的螺纹杆里，再将上圆筒5通过螺纹拧到试验机的上拉杆11上，然后旋转上圆筒5使其正对操作者，最后将上扣环12拧紧；同样，将下扣环通过螺纹拧到下圆筒9的螺纹杆92里，再将下圆筒9通过螺纹拧到试验机的下拉杆10上；
将上圆环3套入上楔形夹具2，再通过上圆柱销4将上圆环3套挂在上圆筒5内，最后将螺钉41拧到上圆柱销4一端的螺纹孔内；将碳毯17卡入上圆筒5里，使上圆环3处于上圆筒5的中间位置；
将试件1装入上楔形夹具2里，再将下圆环7套入下楔形夹具6里，然后将下楔形夹具6挂到试件1上；将石墨纸16插入试件1与上、下楔形夹具之间；
调整试验机横梁的位置使得下圆柱销8能顺利穿过下圆环7凹环，再将销钉81插入下圆柱销8里，然后旋转下圆筒9使其正对操作者，最后将下扣环拧紧；
将U形块13和方形块14通过螺栓15分别装配在上楔形夹具2和下楔形夹具6的四周上。
高温测试时将高温炉的炉门关上，打开水循环，抽真空，加热到预定温度，保温，加载，记录试验数据，停止加热，待炉内温度降到100℃后停止抽真空，关闭水循环，打开充气阀，待炉内气压达到大气压后关闭充气阀，打开炉门，取试件。
本发明的有益效果是：避免了脆性材料直接拉伸过程中试件受到弯曲和扭曲，改善了楔形夹具对试件的夹持，防止了楔形夹具在拉伸过程中张开，测试结果精度高、可靠性和重复性好。
Claims (6)
1.一种脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，包括上夹持部件和下夹持部件，其特征是：所述上夹持部件包括上楔形夹具（2）、上圆环（3）、上圆柱销（4）和上圆筒（5），上楔形夹具（2）通过上圆环（3）悬挂在上圆筒（5）的上圆柱销（4）上，上圆柱销（4）安装在上圆筒（5）的销孔上，上圆筒（5）与试验机的上拉杆（11）通过螺纹连接；所述下夹持部件包括下楔形夹具（6）、下圆环（7）、下圆柱销（8）和下圆筒（9），下楔形夹具（6）通过下圆环（7）连接在下圆筒（9）的下圆柱销（8）上，下圆柱销（8）安装在下圆筒（9）的销孔上，下圆筒（9）与试验机的下拉杆（10）通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：所述上圆筒（5）底部设置有碳毡（17）。
3.根据权利要求2所述的脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：上楔形夹具（2）和下楔形夹具（6）的楔形槽与试件（1）接触面上设置有石墨纸（16）。
4.根据权利要求3所述的脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：上楔形夹具（2）和下楔形夹具（6）的四周上套装有加固环套，加固环套的U形块（13）通过螺栓（15）与方形块（14）固定套装。
5.根据权利要求4所述的脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：下圆柱销（8）两端为矩形截面、中间为圆柱面；下圆筒（9）的侧面开有方孔（91），方孔（91）与下圆柱销（8）为间隙配合。
6.根据权利要求5所述的脆性材料直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：下圆环（7）底部内侧面设有一个比下圆柱销（8）圆柱面直径稍大的凹环（71）。
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150204 |