CN104330314A - 用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其结构是，上楔形夹具（3）与试验机上拉杆（1）连接，圆形支撑梁（2）横卡在上楔形夹具（3）的楔形槽里面，用于缠绕固定试件（5）上端的柔索（4）与圆形支撑梁（2）缠绕在一起并固定，用于夹持试件（5）下端的下楔形夹具（15）与球头杆（8）连接，球头杆（8）的球头安装在由上球形支座（12）和下球形支座（10）组成的球碗里，上球形支座（12）与下球形支座（10）之间通过螺栓（11）联接。本发明的有益效果是：保证了试件的中心线在拉力作用下与拉力直线处于同一直线上，避免了试件受到弯曲和扭曲，使试件在中心线上受力均匀，保证测试结果准确、可靠，且重复性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体材料拉伸强度测试装置，特别涉及一种用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构。
背景技术
超高温陶瓷（ulrta high temperature ceramics，简称UHTCS)是指在超过2000℃以上有氧气等条件下仍能照常使用的最耐热高级陶瓷,该超高温陶瓷材料在温度达到1600℃时仍具有较好的抗氧化性,它主要应用于高超音速导弹、航天飞机等飞行器的热防护系统如翼前缘、端头帽和发动机的热端。本专利申请中所述的高温直接拉伸强度是指温度在200℃-2000℃范围内的直接拉伸强度。
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，避免了常温测试中岩石、混凝土和陶瓷等脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸问题。其不足之处是，由于上、下两个半球形陀螺对中仍存在偏差，造成安装的材料中心线与拉力直线不能完全重合，不能适应高温试验中装夹测试。
由于测试超高温陶瓷的高温拉伸强度的测试是在高温试验箱内实现，一方面受高温试验箱空间限制，装夹机构要求体积小、夹持可靠、耐高温等；另一方面进行拉伸试验时，由于超高温陶瓷材料的脆性较大，试件的受力稍有不均，就可能造成试件的破坏，得不到准确的试验结果，所以保证试件中心线与受力方向位于同一直线上的技术难度比常温环境下要大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构，它能保证试件中心线与受力方向位于同一直线上，且结构简单，适应超高温陶瓷高温拉伸试验。
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，所述的上夹持部件包括上楔形夹具、圆形支撑梁和柔索，上楔形夹具与试验机上拉杆连接，圆形支撑梁横卡在上楔形夹具的楔形槽里面，用于缠绕固定试件上端的柔索与圆形支撑梁缠绕在一起并固定；所述下夹持部件包括下楔形夹具、球头杆、下球形支座和上球形支座，用于夹持试件下端的下楔形夹具与球头杆连接，球头杆的球头安装在由上球形支座、下球形支座组成的球碗里，上球形支座、下球形支座之间通过螺栓联接，下球形支座与试验机下拉杆连接。
在试验过程，将柔索缠绕在试件上端，把试件下端装夹在下楔形夹具的楔形槽里，试验机施加一定的初拉力，由于本发明的球头杆能够相对于球碗灵活运动，而上端的柔索约束又保证了高的自由度，使得试件中心线在拉力作用下与拉力直线处于同一直线上，保证了试件在中心线上受力均匀；然后关上高温炉的炉门，打开水循环，抽真空，加热到预定温度，保温，加载，使得试件在中心线上均匀受力的情况下不断延伸，直至断裂；在此过程中记录负荷拉力和相应的应变，经过数据处理即可准确的得到超高温陶瓷在高温下的拉伸强度、断裂强度、和拉伸弹性模量等力学性能参数。
本发明的有益效果是：保证了试件的中心线在拉力作用下与拉力直线处于同一直线上，避免了试件受到弯曲和扭曲，使试件在中心线上受力均匀，保证测试结果准确、可靠，且重复性好。
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为上楔形夹具和下楔形夹具的三视图；
图2a为上楔形夹具和下楔形夹具的主视图；
图2b为上楔形夹具和下楔形夹具的右视图；
图2c为上楔形夹具和下楔形夹具的俯视图；
图3为方形块的结构示意图；
图4为方形板的结构示意图。
图中：1、试验机上拉杆；2、圆形支撑梁；3、上楔形夹具；4、柔索；5、试件；6、方形板；7、联接螺栓；8、球头杆；9、试验机下拉杆；10、下球形支座；11、螺栓；12、上球形支座；13、方形块；14、紧顶螺钉；15、下楔形夹具。
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，所述的上夹持部件包括上楔形夹具3、圆形支撑梁2和柔索4，上楔形夹具3与试验机上拉杆1连接，圆形支撑梁2横卡在上楔形夹具3的楔形槽里面，用于缠绕固定试件5上端的柔索4与圆形支撑梁2缠绕在一起并固定；所述下夹持部件包括下楔形夹具15、球头杆8、下球形支座10和上球形支座12，用于夹持试件5下端的下楔形夹具15与球头杆8连接，球头杆8的球头安装在由上球形支座12和下球形支座10组成的球碗里，上球形支座12与下球形支座10之间通过螺栓11联接，下球形支座10与试验机下拉杆9连接。
为保证下楔形夹具15对试件5下端的可靠夹持，如图1所示，下楔形夹具15四周套有加固环套，加固环套由方形块13与方形板6通过联接螺栓7连接围成，加固环套通过紧顶螺钉14顶紧在下楔形夹具15侧壁上。
如图1所示，为保证圆形支撑梁2与上楔形夹具3的可靠接触，圆形支撑梁2的两端做成楔形与上楔形夹具3的楔形槽配合。
为保证柔索4在高温下有足够的强度，柔索4需选用耐高温材料钼丝。为保证球头杆8的球头能在由下球形支座10和上球形支座12组成的球碗内灵活运动，在球头杆8的球头与球碗的接触面上涂覆有固体润滑剂石墨，固体润滑剂具有耐高温的性能。
如图2所示，上楔形夹具和下楔形夹具的顶部为长方形、长边中部开有楔形槽，底部为圆柱形螺杆，用以连接相关部件。
方形块13位于下楔形夹具的两侧，如图3所示，上、下两个通孔与方形板6边角上的通孔配合，以穿过联接螺栓7，中间两个螺纹通孔装配紧定螺钉14。
方形板6位于下楔形夹具的前面和后面，如图4所示，方形板6四角分布有四个通孔，分别与两侧的方形块13上下两个通孔配合，安装联接螺栓7。
Claims (4)
1.用于超高温陶瓷高温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：所述的上夹持部件包括上楔形夹具（3）、圆形支撑梁（2）和柔索（4），上楔形夹具（3）与试验机上拉杆（1）连接，圆形支撑梁（2）横卡在上楔形夹具（3）的楔形槽里面，用于缠绕固定试件（5）上端的柔索（4）与圆形支撑梁（2）缠绕在一起并固定；所述下夹持部件包括下楔形夹具（15）、球头杆（8）、下球形支座（10）和上球形支座（12），用于夹持试件（5）下端的下楔形夹具（15）与球头杆（8）连接，球头杆（8）的球头安装在由上球形支座（12）和下球形支座（10）组成的球碗里，上球形支座（12）与下球形支座（10）之间通过螺栓（11）联接，下球形支座（10）与试验机下拉杆（9）连接。
2.根据权利要求1所述的用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：所述的下楔形夹具（15）四周套有加固环套，加固环套由方形块（13）与方形板（6）通过联接螺栓（7）连接围成，加固环套通过紧定螺钉（14）顶紧在下楔形夹具（15）侧壁上。
3.根据权利要求2所述的用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：所述的圆形支撑梁（2）的两端为楔形。
4.根据权利要求3所述的用于超高温陶瓷高温直接拉伸强度测试装置的装夹机构，其特征是：在所述的球头杆（8）的球头与球碗的接触面上涂覆有固体润滑剂。
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