CN105424482A - 材料拉伸测试设备及其材料拉伸测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种材料拉伸测试设备及测试方法，涉及材料测试领域。包括用于夹持待测试样的夹具,所述夹具包括夹持待测试样的夹持部、带动夹持部运动的连杆组件,和支撑连杆组件的支撑部；所述支撑部包括支撑座和支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有容纳待测试样端部的容纳腔，所述容纳腔顶部设有可供待测试样插入的顶部开口，所述容纳腔设置有将待测试样端部固定在容纳腔内的紧固装置。由于在原有的夹具上增设了紧固装置，实现了双重夹持结构，使试验过程不容易出现因待测试样滑出夹具而试验失败的情况，节约了试验的时间，提高了试验的效率。

Description

材料拉伸测试设备及其材料拉伸测试的方法

技术领域

本发明涉及材料测试领域，具体而言，涉及一种测试材料拉伸的设备。

背景技术

力学拉伸测试是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。从高温下进行的拉伸试验可以得到蠕变数据。金属拉伸试验的步骤可参见ASTME-8标准。塑料拉伸试验的方法参见ASTMD-638标准、D-2289标准(高应变率)和D-882标准(薄片材)。ASTMD-2343标准规定了适用于玻璃纤维的拉伸试验方法；ASTMD-897标准中规定了适用于粘结剂的拉伸试验方法；ASTMD-412标准中规定了硬橡胶的拉伸试验方法。

现有技术中，电子拉力试验机在测试各种材料拉伸强度时，装夹材料所用夹具只配有常用的圆截面棒材和矩形截面板材夹具，而对软质橡胶材料，用常用夹具装夹时，因橡胶表面很光滑且延伸率很大，装夹时即使用很大的夹紧力，在夹持位置的橡胶也会随着变形的增大而使夹持部位橡胶越拉越少，最后把橡胶拉出夹头装夹位置，所以常用夹具不能夹紧具有良好弹性的橡胶材料。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种材料拉伸测试设备及其材料拉伸的测试方法，以改善上述问题

本发明提供一种材料拉伸测试设备，包括用于夹持待测试样的夹具,所述夹具包括夹持待测试样的夹持部、带动夹持运动的连杆组件,和支撑连杆组件的支撑部；

所述支撑部包括支撑座和支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有容纳待测试样端部的容纳腔，所述容纳腔顶部设有可供待测试样插入的顶部开口，所述容纳腔设置有将待测试样端部固定在容纳腔内的紧固装置；

在夹持部内设置有进一步夹紧待测试样端部的紧固装置可以使夹具对待测试样夹得更紧，且设置两个分别独立的夹紧机构，可以在其中某一个夹紧机构失效时，仍然使待测试样继续进行试验，而无须重新试验。

优选的，所述紧固装置为通过真空抽吸将待测试样固定在容纳腔内的一个以上的真空吸口，所述支撑杆内设置有与真空泵连通的气道，真空吸口与气道连通；

真空吸口可以直接吸附在待测试样端部的表面，使待测试样不易从夹具中滑出。

优选的，所述容纳腔的顶部开口的直径小于底部的直径，顶部开口的直径略小于待测试样的直径；

容纳腔的顶部开口的直径距离小于底部的直径，顶部开口的直径略小于待测试样的直径时，待测试样与容纳腔通过过盈配合将顶部开口密封，从而使容纳腔的顶部开口与待测试样卡紧，也可以使真空吸口的吸附效果更好。

优选的，所述真空吸口设置有多个，部分真空吸口完全与待测试样表面贴合；

由于待测试样并没有完全将容纳腔填充满，部分真空吸口与待测试样的表面完全提贴合，用于直接吸附待测试样；另一部分真空吸口用于将容纳腔内未被待测试样填满部分的空气抽走，使容纳腔与待测试样配合得更加紧密。

优选的，所述紧固装置为锁紧机构；

所述锁紧机构包括用于夹持待测试样端部的锁紧具和推动锁紧具移动的外套，所述锁紧具嵌设容纳腔体壁处，且可以沿容纳腔径向方向移动，锁紧具的一部分伸出到容纳腔体壁外侧；所述外套套设在支撑杆上，并可沿支撑杆轴向方向移动；

待测试样插入容纳腔之后，外套向上移动，与锁紧具伸出容纳腔体壁外侧的部分配合，将锁紧具整体向内推动，使锁紧具的一部分伸出到容纳腔体壁内侧，与待测试样接触并陷入到待测试样表面，从而锁紧待测试样。

优选的，所述锁紧具为嵌设在容纳腔体壁内的滚珠或滑块。

优选的，所述容纳腔内设置有用于检测待测试样端部在所述容纳腔内位置的位置传感器，位置传感器与外界的控制平台连接，将检测到的结果输出到控制平台；

位置传感器用于检测待测试样位于容纳腔内的位置，在试验前，位置传感器可以检测待测试样是否已经插入到容纳腔内的预设位置；在试验中，位置传感器可以检测待测试样是否向外滑出，是否即将脱离夹具；并将相关的检测结果反馈到控制平台，供控制人员调整夹具。

优选的，所述支撑杆贯穿支撑座，所述支撑座可沿支撑杆轴向方向上下移动；

在试验开始时已经用紧固装置将待测试样进一步夹紧之后，如果在试验中位置传感器检测到待测试样与夹具发生相对运动，有滑出夹具的趋势时，可以松开夹持部，将支撑座沿支撑杆轴向方向移动，调整夹持部相对于待测式样的位置，重新使夹持部将待测试样夹紧固定。

本发明还提供一种使用所述材料拉伸测试设备进行材料拉伸测试的方法，包括

S1:将待测试样加工切成长度为100cm～120cm、直径为20mm-40mm的条状试样，并打磨条状试样表面的毛刺，使其表面光滑；

S2：用材料拉伸测试设备的上夹具夹持条状待测试样的上端部，用材料拉伸测试设备的下夹具夹持条状待测试样的下端部；

S3：对待测试样进行轴向拉伸试验。

在拉伸试验过程中，当条状待测试样的上端部相对上夹具发生相对位移时，或条状待测试样的下端部相对下夹具发生相对位移时，紧固装置夹紧条状待测试样。

本发明是这样实现的：在原有的夹具上增设紧固装置，通过紧固装置进一步对待测试样进行固定，从而使待测试样在试验中不易从夹具从滑出。此外，由于有了双重的夹持结构，在一个夹持结构即将失效时，另一夹持结构仍能发挥作用，从而可以及时调整即将失效的夹持结构，使其重新对待测试样进行夹紧固定。

本发明的有益效果是：由于在原有的夹具上增设了紧固装置，实现了双重夹持结构，使试验过程不容易出现因待测试样滑出夹具而试验失败的情况，节约了试验的时间，提高了试验的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的剖面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的另一剖面结构示意图；

图6为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的又一剖面结构示意图；

图7为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的再一剖面结构示意图；

图8为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的紧固装置的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的紧固装置的另一剖面结构示意图；

图10为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的夹具的紧固装置的又一剖面结构示意图；

图11为本发明实施例提供的材料拉伸测试设备的横向连杆的俯视结构示意图。

附图标记汇总：

夹持部110，连杆组件120，横向连杆121，第一左连杆122，第二左连杆123，第一右连杆124，第二右连杆125，支撑座131，支撑杆132，限位部141，弹簧142，容纳腔210，顶部开口211,真空吸口220，气道230，滚珠311，滑块312，外套320，位置传感器400，待测试样500。

具体实施方式

现有技术中，电子拉力试验机在测试各种材料拉伸强度时，装夹材料所用夹具只配有常用的圆截面棒材和矩形截面板材夹具，而对软质橡胶材料，用常用夹具装夹时，因橡胶表面很光滑且延伸率很大，装夹时即使用很大的夹紧力，在夹持位置的橡胶也会随着变形的增大而使夹持部位橡胶越拉越少，最后把橡胶拉出夹头装夹位置，所以常用夹具不能夹紧具有良好弹性的橡胶材料。

有鉴于此，本发明提供了一种材料拉伸测试设备及其材料拉伸测试方法，以改善上述问题。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例，如图1、图2、图4、图11所示，本发明提供了一种材料拉伸测试设备：

设备包括机架、导杆和设置在机架或导杆上的夹具。夹具包括夹持待测试样500的夹持部110、带动夹持部110运动的连杆组件120,和支撑连杆组件120的支撑部，支撑部包括支撑座131和支撑杆132；

夹持部110包括左夹持部件和右夹持部件，左夹持部件和右夹持部件分别和连杆组件120连接。

连杆组件120包括横向连杆121，第一左连杆122，第二左连杆123，第一右连杆124，第二右连杆125。第一左连杆122上端部与左夹持件转动连接，第一左连杆122中部与横向连杆121的左端部转动连接，第一左连杆122的下端部与第二左连杆123的左端部转动连接。第一右连杆124上端部与右夹持件转动连接，第一右连杆124中部与横向连杆121的右端部转动连接，第一右连杆124的下端部与第二右连杆125的右端部转动连接；第二左连杆123的右端部和第二右连杆125的左端部转动连接，且连接处通过销轴与支撑座131连接。

支撑杆贯穿支撑座，支撑座131套设在支撑杆132外，并通过螺纹连接。弹簧142套设在支撑杆132外，并位于支撑座上方，弹簧142的下端与支撑座131的顶部接触。横向连杆121内中部设置有限制弹簧142移动的限位部141，限位部中部设置有供待测试样通过的避位孔143。弹簧142的顶端与限位部141接触。

支撑杆132的顶端设置有容纳待测试样500端部的容纳腔210，容纳腔210顶部设有可供待测试样500插入的顶部开口211，容纳腔设置有将待测试样端部固定在容纳腔内的紧固装置。

紧固装置为通过真空抽吸将待测试样500固定在容纳腔210内的真空吸口220，支撑杆132内设置有与真空泵连通的气道230，真空吸口220与气道230连通；真空泵可以是外接真空泵，也可以是本测试设备自带的真空泵。

在试验准备时将第一左连杆和第一右连杆往下推动，第一左连杆和第一右连杆带动横向连杆压迫弹簧，使设置在横向连杆和支撑座之间的弹簧收缩，从而使左夹持件与右夹持件张开，然后将待测试样插入容纳腔210内。然后松开第一左连杆和第一右连杆，弹簧推动横向连杆向上运动，从而带动第一左连杆和第一右连杆复位，从而使左夹持件与右夹持件合拢并夹紧待测试样。然后打开真空泵，使真空吸口直接吸附在待测试样端部的表面，使待测试样不易从夹具中滑出。

第二实施例，如图1、图2、图5、图6、图11所示：

容纳腔210的顶部开口211的直径小于底部的直径，且顶部开口211的直径略小于待测试样500的直径；

当容纳腔的顶部开口的直径距离小于底部的直径，顶部开口的直径略小于待测试样的直径时，待测试样与容纳腔通过过盈配合将顶部开口密封，从而使容纳腔的顶部开口与待测试样卡紧，也可以使真空吸口的吸附效果更好。

其余未述部分同第一实施例。

第三实施例，如图1、图2、图7、图11所示，真空吸口220设置有多个，部分真空吸口完全与待测试样500表面贴合，另一部分真空吸口没有和待测试样500有接触；

由于待测试样并没有完全将容纳腔填充满，部分真空吸口与待测试样的表面完全提贴合，用于直接吸附待测试样；另一部分真空吸口用于将容纳腔内未被待测试样填满部分的空气抽走，使容纳腔与待测试样配合得更加紧密。

在容纳腔210的顶部开口211的直径小于底部的直径，且顶部开口211的直径略小于待测试样500的直径；且真空吸口220设置有多个，部分真空吸口完全与待测试样500表面贴合，另一部分真空吸口没有和待测试样500有接触时；如果在试验过程发现待测材料与夹具发生相对位移，但待测材料还未完全从容纳腔中滑出时，可以增加真空泵的吸力，再松开左夹持件和右夹持件，并将支撑座沿支撑杆轴向方向向上移动，待支撑座移动到更靠近待测试样的位置后，重新用左夹持件和右夹持件夹紧待测试样。

其余未述部分同第二实施例。

第四实施例，如图1、图3、图8、图11所示：

紧固装置还可以为锁紧机构；

锁紧机构包括用于夹持待测试样端部的锁紧具和推动锁紧具移动的外套320，锁紧具嵌设容纳腔210体壁处，且可以沿容纳腔210径向方向移动；外套320套设在支撑杆132上，并可沿支撑杆轴向方向移动；

锁紧具为嵌设在容纳腔210体壁内的滚珠311。

待测试样插入容纳腔之后，设置在支撑杆上的外套推动设置在容纳腔体壁内的滚珠沿容纳腔径向方向向容纳腔中心运动，从而使滚珠陷入待测试样表面，将待测试样锁紧固定。

其余未述部分同实施例一。

第五实施例，如图1、图3、图9、图11所示：

容纳腔210的顶部开口211的直径小于底部的直径，且顶部开口211的直径略小于待测试样500的直径；

真空吸口220设置有多个，部分真空吸口完全与待测试样500表面贴合，另一部分真空吸口没有和待测试样500有接触；

锁紧具为嵌设在容纳腔210体壁内的滑块312。

待测试样插入容纳腔之后，设置在支撑杆上的外套推动设置在容纳腔体壁内的滑块沿容纳腔径向方向向容纳腔中心运动，从而使滑块的一部分陷入待测试样表面，将待测试样锁紧固定。

当在试验过程发现待测材料与夹具发生相对位移，但待测材料还未完全从容纳腔中滑出时，可以增加真空泵的吸力，再松开左夹持件和右夹持件，并将支撑座沿支撑杆轴向方向向上移动，待支撑座移动到更靠近待测试样的位置后，重新用左夹持件和右夹持件夹紧待测试样。

其余未述部分同第四实施例。

第六实施例，如图1、图3、图10、图11所示：

锁紧具为嵌设在容纳腔210体壁内的滑块312，真空吸口220完全贴合在待测试样500端部。

其余未述部分同第四实施例。

第七实施例，如图1、图3、图9、图11所示：

容纳腔210内设置有用于检测待测试样端部在所述容纳腔内位置的位置传感器400，位置传感器与外界的控制平台连接，将检测到的结果输出到控制平台；

位置传感器用于检测待测试样位于容纳腔内的位置。在现有技术中待测材料是否完全插入到容纳腔内的预设位置、待测试样是否相对夹具已经发生滑动，一般都是依靠技术人员的经验进行判断，判断结果不一定准确。但在夹具中设置位置传感器，不仅可以在试验前通过位置传感器可以检测待测试样是否已经插入到容纳腔内的预设位置；还可以在试验中通过位置传感器检测待测试样在是否发生滑动、是否向外滑出、是否即将脱离夹具；并将相关的检测结果反馈到控制平台，供控制人员调整夹具。

在试验开始时已经用紧固装置将待测试样进一步夹紧之后，如果在试验中位置传感器检测到待测试样与夹具发生相对运动，有滑出夹具的趋势时，可以松开夹持部，将支撑座沿支撑杆轴向方向移动，调整夹持部相对于待测式样的位置，重新使夹持部将待测式样夹紧固定。

其余未述部分同实施例五。

一种使用上述的材料拉伸测试设备进行材料拉伸测试采用的方法，包括

S1:将待测试样加工切成长度为100cm～120cm、直径为20mm-40mm的条状试样，并打磨条状试样表面的毛刺，使其表面光滑；

S2：用材料拉伸测试设备的上夹具夹持条状待测试样的上端部，用材料拉伸测试设备的下夹具夹持条状待测试样的下端部；

S3：对待测试样进行轴向拉伸试验。

在拉伸试验过程中，当条状待测试样的上端部相对上夹具发生相对位移时，或条状待测试样的下端部相对下夹具发生相对位移时，紧固装置夹紧条状待测试样。

待测试样的材质为橡胶材质。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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。凡在本发明的精神和原则之内，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 (10)

1.一种材料拉伸测试设备，其特征在于，包括用于夹持待测试样的夹具,所述夹具包括夹持待测试样的夹持部、带动夹持部运动的连杆组件,和支撑连杆组件的支撑部；

所述支撑部包括支撑座和支撑杆，所述支撑杆的顶端设置有容纳待测试样端部的容纳腔，所述容纳腔顶部设有可供待测试样插入的顶部开口，所述容纳腔设置有将待测试样端部固定在容纳腔内的紧固装置。

2.根据权利要求1所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述紧固装置为通过真空抽吸将待测试样固定在容纳腔内的一个以上的真空吸口，所述支撑杆内设置有与真空泵连通的气道，真空吸口与气道连通。

3.根据权利要求2所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述顶部开口的直径小于底部的直径，顶部开口的直径略小于待测试样的直径。

4.根据权利要求2所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述真空吸口设置有多个，部分真空吸口完全与待测试样表面贴合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述紧固装置为锁紧机构；

所述锁紧机构包括用于夹持待测试样端部的锁紧具和推动锁紧具移动的外套，所述锁紧具嵌设在容纳腔体壁处，且可以沿容纳腔径向方向移动；所述外套套设在支撑杆上，并可沿支撑杆轴向方向移动。

6.根据权利要求5所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述锁紧具为嵌设在容纳腔体壁内的滚珠或滑块。

7.根据权利要求1所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述容纳腔内设置有用于检测待测试样端部在所述容纳腔内位置的位置传感器。

8.根据权利要求1所述的材料拉伸测试设备，其特征在于，所述支撑杆贯穿支撑座，所述支撑座可沿支撑杆轴向方向上下移动。

9.一种使用权利要求1至8所述的材料拉伸测试设备进行材料拉伸测试的方法，其特征在于，包括

S1:将待测试样加工切成长度为100cm～120cm、直径为20mm-40mm的条状待测试样，并打磨条状待测试样表面的毛刺，使其表面光滑；

S2：用材料拉伸测试设备的上夹具夹持条状待测试样的上端部，用材料拉伸测试设备的下夹具夹持条状待测试样的下端部；

S3：对条状待测试样进行轴向拉伸试验。

10.根据权利要求9所述的材料拉伸测试的方法，其特征在于，在拉伸试验过程中，当条状待测试样的上端部相对上夹具发生相对位移时，或条状待测试样的下端部相对下夹具发生相对位移时，紧固装置夹紧条状待测试样。