CN104406853B - 适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括哑铃型夹具、连接装置和试件；哑铃型夹具的一端为试验机连接孔，另一端为哑铃型夹槽，连接装置的一端与哑铃型夹槽的形状相匹配，并嵌入哑铃型夹槽，连接装置的另一端开有试件连接槽，试件的两端通过环氧树脂胶固定连接在试件连接槽内，两端的连接装置和哑铃型夹具对称设置在试件的两端；本发明试件加工成本低，能避免试件与夹具之间的滑移，可以随时按照试验调节试件的长度，且能避免哑铃型试件的过渡段产生的应力集中。
Description
技术领域
本发明属于材料力学研究领域，特别是一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置。
背景技术
单轴拉伸试验是研究材料力学性能的重要方法之一，其原理是建立在准静态力学性能的基础上。虽然金属材料的拉伸试验设备，试件与夹具技术已经发展成熟，也有了相关的试验标准，但对于粘弹性橡胶材料的拉伸试验仍有待进一步发展。
拉伸试验需要解决的问题有试件的制备工艺，试件与夹具的固定，夹具与试验机的固定以及试验过程的应力集中问题。文献“Fatigue damage in a unidirectional SiC/Al composite due to push-pull and zero-pull loading”采用哑铃型试件，对试件的加工工艺提出了很高的要求，对于小批量试件的加工成本较高，而且对于质地较软、变形较大的材料，无法保证在拉伸过程中试件与夹具稳定的连接。文献“Experimentalinvestigation of the stress–stretch behavior ofEPDM rubber with loading rateeffects”采用长方体板状试件，采用了一种较复杂的装夹结构，但试件和夹具之间仍会出现滑移，需采用一修正系数进行修正。但由于在拉伸过程中随着拉伸速率的变化试件与夹具之间的滑移量也会发生变化，导致测量结果存在较大误差。这两种加持方式均不适用于软质大变形的粘弹性材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种试件加工成本低，能避免试件与夹具之间的滑移，可以随时按照试验调节试件的长度，且能避免哑铃型试件的过渡段产生的应力集中的适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括哑铃型夹具、连接装置和试件；哑铃型夹具的一端为试验机连接孔，另一端为哑铃型夹槽，连接装置的一端与哑铃型夹槽的形状相匹配，并嵌入哑铃型夹槽，连接装置的另一端开有试件连接槽，试件的两端通过环氧树脂胶固定连接在试件连接槽内，两端的连接装置和哑铃型夹具对称设置在试件的两端。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明结构简单，并非着眼于通过复杂的结构实现试验要求，而是将有限的结构简单的零件通过巧妙的组合，满足试验要求，在加工制造方便和节省成本的同时也增加的该装置的可靠性。
(2)本发明中的的连接装置是通过普通机械加工获得，而且加工工艺极其简单，可保证装置的精确度，从而保证装置的一致性。
(3)本发明集成了哑铃型试件和长方体试件的优点，既简化了试件的加工工艺，降低了成本，也避免了长方体试件在拉伸过程中试件与夹具之间的滑移，且采用哑铃型夹头也较好地实现了试件与夹具之间的对中性。
(4)本发明可以随时按照试验调节试件的长度，而不需要重新制作哑铃型试件的模具。
(5)试件的有效长度就是两个夹具的中间长度，本发明不需要去研究哑铃型试件的标距，特别是对粘弹性材料可最大限度提高试验精度，减小哑铃型试件过渡段对实验数据的影响。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置哑铃型夹具的结构示意图。
图2是本发明适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置连接装置的结构示意图。
图3是本发明适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置的试验状态示意图。
具体实施方式
结合图1～图3：
本发明一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，包括哑铃型夹具1、连接装置2和试件3；哑铃型夹具1的一端为试验机连接孔，另一端为哑铃型夹槽，连接装置2的一端与哑铃型夹槽的形状相匹配，并嵌入哑铃型夹槽，连接装置2的另一端开有试件连接槽4，试件3的两端通过环氧树脂胶固定连接在试件连接槽4内，两端的连接装置2和哑铃型夹具1对称设置在试件3的两端。
试件连接槽4的底部与哑铃型夹具1的端面距离大于等于5mm。
连接装置2采用铸铁材料。
其工作原理为：
经过机械加工使连接装置2与哑铃型夹具1(采用现有常规的哑铃型夹具)的哑铃型夹槽形状相配合，以实现连接装置2的稳定性与对中性。使用环氧树脂胶将试件3粘接在试件连接槽4内，避免试件3与哑铃型夹具1间的滑移。连接装置2所选用的材料为两个形状相同的矩形铸铁，具有高硬度、高耐磨性等特点，在矩形铸铁的一端加工成与哑铃型夹具的哑铃型夹槽相配合的形状，用来与哑铃型夹具1配合安装，代替原来试件的哑铃型结构，增强了与哑铃型夹具1配合的稳定性与对中性。在矩形铸铁的另一端中部铣出试件连接槽4，试件连接槽4底部与应与哑铃型夹具1的端面保持一定的距离(一般大于等于5mm)，否则粘接的时候，会发生流胶现象，使试件3或哑铃型夹具1上粘上胶水。在粘接过程中，将切割好的试件3放到试件连接槽4中，将环氧树脂胶缓慢浇到试件连接槽4里，转动试件3，使试件3在试件连接槽4里的部分表面完全有胶，静静放置等待固化。
安装过程中需要注意的是，必须确保连接装置2与哑铃型夹具1的稳定连接以及试件3与试件连接槽4间环氧树脂胶的完全固化。
Claims (3)
1.一种适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：包括哑铃型夹具(1)、连接装置(2)和试件(3)；哑铃型夹具(1)的一端为试验机连接孔，另一端为哑铃型夹槽，连接装置(2)的一端与哑铃型夹槽的形状相匹配，并嵌入哑铃型夹槽，连接装置(2)的另一端开有试件连接槽(4)，试件(3)的两端通过环氧树脂胶固定连接在试件连接槽(4)内，两端的连接装置(2)和哑铃型夹具(1)对称设置在试件(3)的两端。
2.根据权利要求1所述的适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：所述的试件连接槽(4)的底部与哑铃型夹具(1)的端面距离大于等于5mm。
3.根据权利要求1所述的适用于粘弹性材料的单轴拉伸试验的试验装置，其特征在于：所述的连接装置(2)采用铸铁材料制造。
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