CN105928785B - 一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，包括上连接杆、锁紧螺母、上部夹块I、上部夹块II、侧向夹板、下部夹块I、下部夹块II、导向滚轮、夹具垫板和下连接底板，其特征在于：试件两侧通过侧向夹板夹持，试件上端通过上部夹块I和上部夹块II配合夹紧后与上连接杆相连且通过锁紧螺母将所述上连接杆锁紧于拉伸试验机力传感器；试件下端两侧分别设置导向滚轮且通过下部夹块I和下部夹块II配合夹紧后与夹具垫板固定。本发明依靠简单机械原理和模具技术而摆脱成本高昂的液压液力和气压设备，结构简单，加工容易，节约实验成本，便于操作，能够确保实验结果的准确获取。
Description
技术领域
本发明涉及材料力学及性能研究技术领域，具体地说是一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置。
背景技术
在板材成形领域，用于研究板材的性能和检验板材是否符合规定的标准的实验方法主要有拉伸、缩实验、疲劳实验、蠕变实验等。利用实验得到的数据可以得到材料的应力—应变关系、包辛格效应、疲劳强度，以及基本的弹性极限、伸长率、弹性模量、断面收缩率、强度等性能指标。以上实验获得的板材力学性能与特性，对于指导后续相关实验和实际生产具有极其重要的指导作用，而以上所有的实验都可以基于最基本的拉伸和压缩实验来进行。当板材拉伸时，在轴向力作用下板材处于稳定拉伸状态；但是对薄板材料施加压缩载荷时，薄板材料就容易在发生真正的压缩失效之前发生屈曲，所以薄板材料的压缩实验一直是一个长期存在的挑战。因此，目前对于板材的实验大多基于拉伸实验来进行。因此，急需一种可用于板材压缩实验同时也能用于拉伸的实验夹具。
到目前为止，科研工作人员设计了各种精密的实验夹具和检测方法。依据试样形式，大体划分为两类。一是把试样的长度与厚度比设计的较小，使用小标距试件或把多个板材试件叠夹在一起。相关文献《S.Kurukuri et al.，Rate sensitivity and tension-compression asymmetry in AZ31B magnesium alloy sheet》应用此种方法。然而，由于所需试样数较多并且试样制备费时，这种方法是很昂贵和繁琐的。二是采用单个具有相对大的长度与厚度比的薄板试件，并辅助抗屈曲装置在板材两侧面施加合适的侧向约束，既实现载荷轴向对中，同时防止屈曲现象。文献《Continuous,large strain,tension/compression testing of sheet material》和《A sheet tension/compression test forelevated temperature》中所用夹具，仅能够防止测量部位屈曲，并且需要额外的液压夹头和液压侧向夹紧装置，结构相对复杂，设备成本较高。而且受夹具限制，只能实现400℃温度以下实验，不能实现较高温度实验条件下的拉压实验；文献《Elastic–plastic behaviorof steel sheets under in-plane cyclic tension–compressionat large strain》中所用夹具不能实现轴向加载对中，而且不能补偿实验过程中板材厚度的变化，实验摩擦力较大。而且上述几类实验夹具所能实现的塑性应变范围都较小。
因此，急需提供一种既能保证轴向对中和防止屈曲，又能补偿厚度变化、实现较大应变范围以及应用于较大温度范围环境下，结构简单，经济实用的实验夹具，从而实现良好实验效果具有重要意义。
发明内容
根据上述提出的在实验过程中，装置复杂、成本较高、塑性应变和温度适用范围小等技术问题，而提供一种简单构造、经济实用，摆脱成本较高的液压液力和气压设备的一体化实验夹具，本发明仅仅依靠简单机械原理和模具技术，即能在试验机上对板材进行拉伸实验和压缩实验，以及拉伸-压缩循环实验等，且能保证轴向加载对中和防止板材试件屈曲，是一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置。
本发明主要利用侧向夹板在夹具下部设置的导向槽和导向滚轮上的导向运动，实现板材试件轴向加载对中；通过侧向夹板在实验过程中对板材试件施加侧向约束，有效避免板材试件屈曲现象的产生。
本发明采用的技术手段如下：
一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，包括上连接杆、锁紧螺母、上部夹块I、与所述上部夹块I相匹配的上部夹块II、侧向夹板、下部夹块I、与所述下部夹块I相匹配的下部夹块II、导向滚轮、夹具垫板和固定在所述夹具垫板下端的与试验机台面固定的下连接底板，其特征在于：
试件两侧通过所述侧向夹板夹持，所述试件上端通过所述上部夹块I和所述上部夹块II配合夹紧后与所述上连接杆相连且通过所述锁紧螺母将所述上连接杆锁紧于拉伸试验机力传感器；
所述试件下端两侧分别设置所述导向滚轮且通过所述下部夹块I和所述下部夹块II配合夹紧后与所述夹具垫板固定。
上述导向滚轮包括滚轮基体、微型轴承和轴承安装轴，侧向夹板在导向槽和导向滚轮上的导向运动，实现试件轴向加载对中，并在实验过程中对板材试件有屈曲倾向时自动施加侧向约束，避免板材试件屈曲现象的产生。
进一步地，所述上连接杆包括上连接部和下连接部，所述上连接部加工有连接螺纹和锁紧螺纹；所述下连接部设置T型连接槽和调节孔，所述调节孔分置于所述下连接部四角，呈现双头圆形键槽形状。
进一步地，所述上部夹块I包括上部夹块基部I和上部夹块主部I，所述上部夹块基部I的底部端面一侧凸出于所述上部夹块主部I的顶部端面，所述上部夹块基部I加工有T型连接轨I和连接螺纹孔I；所述上部夹块主部I加工有安装凹槽I和锁紧光孔I，所述安装凹槽I与所述上部夹块主部I连接的侧壁上设有调节螺纹孔I，所述上部夹块主部I上设有钳口牙I；钳口牙的设置可增大试件与夹块之间的摩擦力，避免实验过程中出现打滑现象。
所述上部夹块II包括上部夹块基部II和上部夹块主部II，所述上部夹块主部II的顶部端面一侧凸出于所述上部夹块基部II的底部端面，所述上部夹块基部II加工有T型连接轨II和连接螺纹孔II；所述上部夹块主部II加工有安装凹槽II和锁紧螺纹孔I，所述安装凹槽II与所述上部夹块主部II连接的侧壁上设有调节螺纹孔II，所述上部夹块主部II上设有钳口牙II；
所述上部夹块I与所述上部夹块II扣合将所述试件夹持在所述上部夹块主部I和所述上部夹块主部II之间，所述锁紧光孔I和所述锁紧螺纹孔I对正通过螺栓将所述上部夹块I与所述上部夹块II锁紧固定，同时螺栓穿过试件也起到正确定位试件和增加实验过程中试件端部的固定稳定性；所述T型连接轨I和所述T型连接轨II安装于所述T型连接槽内，所述调节孔与所述连接螺纹孔I和所述连接螺纹孔II对正通过螺钉将所述上部夹块I和所述上部夹块II固定在所述上连接杆上。
上述的上部夹块I和上部夹块II通过T型连接轨和上连接杆的T型连接槽相匹配连接。既实现上部夹块和上连接杆准确连接又保证上部夹块相互之间准确定位安装。穿过调节孔的螺栓，将上部夹块紧紧固定在上连接杆上，提升实验过程中上部夹块和上连接杆的连接稳定性。
进一步地，所述下部夹块I包括下夹块主部I和下夹块基部I，所述下夹块主部I中部加工有安装凹槽Ⅲ和导向槽I，所述导向槽I设置在所述安装凹槽Ⅲ的一端将所述下夹块主部I的一侧壁打通，所述导向槽I开口侧的下夹块主部I端面两侧设有定位挡板，所述安装凹槽Ⅲ与所述下夹块主部I连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅲ，所述导向槽I开口侧的下夹块主部I端面上还设有锁紧螺纹孔II和钳口牙Ⅲ，所述下夹块基部I加工有调节基板I和设置在所述调节基板I上的调节槽I；
所述下部夹块II包括下夹块主部II和下夹块基部II，所述下夹块主部II加工有安装凹槽Ⅳ和导向槽II，所述导向槽II设置在所述安装凹槽Ⅳ的一端将所述下夹块主部II的一侧壁打通，所述安装凹槽Ⅳ与所述下夹块主部II连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅳ，所述导向槽II开口侧的下夹块主部II端面上还设有锁紧光孔II和钳口牙Ⅳ，所述下夹块基部II加工有调节基板II和设置在所述调节基板II上的调节槽II；
所述下部夹块I的调节槽I和所述下部夹块II的调节槽II及所述调节基板I和所述调节基板II分别与设置在所述夹具垫板上的T型调节轨槽相配合，并通过下部固定螺栓锁紧连接，使得下部夹块能够在夹具垫板上横向和纵向移动，实现上部夹块和下部夹块之间的准确定位对正安装。螺栓通过夹具垫板上的安装沉孔将夹具垫板固定于下连接底板上。所述下连接底板通过螺栓穿过设置在所述下连接底板上的安装定位孔安装于试验机台面。
进一步地，所述上部夹块I的安装凹槽I、所述上部夹块II的安装凹槽II、所述下部夹块I的安装凹槽Ⅲ和所述下部夹块II的安装凹槽Ⅳ内均依次设有预压推板和弹性体；所述侧向夹板包括夹板工作部和分别设置在所述夹板工作部两端的夹板头部，所述侧向夹板将所述试件夹持，所述夹板头部安装于上述安装凹槽内与所述弹性体相接，通过调节螺栓拧入所述调节螺纹孔I、所述调节螺纹孔II、所述调节螺纹孔Ⅲ和所述调节螺纹孔Ⅳ调节所述预压推板在上述安装凹槽内的相对位置。
弹性体变形能补偿试件厚度变化，避免试件和侧向夹板刚性接触力急剧增大。上述的上部夹块I、下部夹块I、上部夹块II和下部夹块II均加工有调节螺纹孔，内部装配调节螺栓。通过旋动调节螺栓移动预压推板的相对位置，来调节弹性体对侧向夹板的预压力，通过侧向夹板对试件的侧向约束，避免实验过程中试件屈曲现象的发生。
进一步地，所述试件包括试件上部、试件标距部和试件下部，所述夹板工作部的宽度尺寸宽于所述试件标距部的宽度尺寸，厚度根据试件厚度做相适应调整，所述夹板工作部的长度大于所述试件标距部并保证拉压过程中不脱离所述下部夹块I和所述下部夹块II的长度尺寸。
上述试件标距部的宽度、长度和过渡圆角尺寸，执行国家板材实验标准或者依据相关已有文献资料和实际实验需要自行设计；所述试件上部和试件下部的尺寸与形状与上下夹块相适应。
进一步地，所述夹板工作部外围还设有高频磁感应加热圈。在进行高温状态下的实验时，可以通过针对不同温度更换侧向夹板材料，在夹板工作部外围安装高频磁感应加热圈，对试件标距部和夹板工作部整体加热到所需温度，然后进行实验。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明能够在试验机上完成板材的拉伸实验、压缩实验，拉伸—压缩循环实验，疲劳实验，蠕变实验等，结构简单，方便耐用。
(2)本发明各个部件零件易于加工，精度高，制造成本低。
(3)本发明采用侧向夹板与下部夹块导向槽相配合，实现轴向拉压定位准确，确保加载对中；导向滚轮能够减小摩擦力，使侧向夹板在导向槽内灵活地相对运动。
(4)本发明在实验过程中板材有屈曲倾向时，侧向夹板自动对试件施加侧向约束，有效防止板材试件屈服前屈曲现象的发生，确保实验顺利进行。而且不需要额外增加侧向施力装置(如液压或气压推力夹具)，节约实验成本。
(6)本发明在侧向夹板外侧设置弹性体材料，能够在实验过程中板材变厚时进行厚度补偿，避免试件侧向反作用力急剧增大造成试件摩擦力急剧增大，影响数据的准确获取。
(7)本发明通过设置调节螺栓和预压推板，实现对弹性体材料的预压，调节侧向夹板外侧起始推力，可以在不更换弹性体材料的前提下实现不同厚度、不同材料的板材实验。
(8)本发明可适应不同实验和板材材料对环境温度的要求，既能够实现室温下实验，又能够设置高温加热装置(如高频磁感应加热圈)，实现高温实验。
本发明具有结构简单，加工容易，节约实验成本，便于操作等优点，能够确保实验结果的准确获取。基于上述理由，本发明可在材料力学与材料性能研究与测试领域广泛推广应用。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
图1是本发明上连接杆的结构示意图。
图2是本发明锁紧螺母的结构示意图。
图3是本发明上部夹块I的结构示意图。
图4是本发明上部夹块II的结构示意图。
图5是本发明侧向夹板的结构示意图。
图6是本发明下部夹块I的结构示意图。
图7是本发明下部夹块II的结构示意图。
图8是本发明导向滚轮的结构示意图。
图9是本发明夹具垫板的结构示意图。
图10是本发明下连接底板的结构示意图。
图11是本发明总装配正向视图。
图12是本发明总装配A-A视图。
图13是本发明试件的结构示意图。
图14是本发明使用状态示意图。
图15是本发明高温实验使用状态示意图。
图中：
1、上连接杆 111、连接螺纹 112、锁紧螺纹 121、T型连接槽 122、调节孔。
2、锁紧螺母 21、内螺纹 22、螺母凹槽。
3、上部夹块I 31、上部夹块基部I 311、T型连接轨I 312、连接螺纹孔I 32、上部夹块主部I 321、安装凹槽I 322、调节螺纹孔I 323、锁紧光孔I 324、钳口牙I。
4、上部夹块II 41、上部夹块基部Ⅱ 411、T型连接轨II 412、连接螺纹孔II 42、上部夹块主部II 421、安装凹槽II 422、调节螺纹孔II 423、锁紧螺纹孔I 424、钳口牙II。
5、侧向夹板 51、夹板头部 52、夹板工作部。
6、下部夹块I 61、下部夹块主部I 611、调节螺纹孔Ⅲ 612、安装凹槽Ⅲ 613、定位挡板 614、钳口牙Ⅲ 615、导向槽I 616、锁紧螺纹孔II 62、下部夹块基部I 621、调节基板I622、调节槽I。
7、下部夹块II 71、下部夹块主部II 711、调节螺纹孔Ⅳ 712、安装凹槽Ⅳ 713、钳口牙Ⅳ 714、导向槽II 715、锁紧光孔II 72、下部夹块基部II 721、调节基板II 722、调节槽II。
8、导向滚轮 81、滚轮基体 82、微型轴承 83、轴承安装轴。
9、夹具垫板 91、安装沉孔 92、T型调节轨槽。
10、下连接底板 101、定位安装孔 102、安装螺纹孔。
11、试件 1101、试件上部 1102、试件标距部 1103、试件下部。
12、弹性体。
13、预压推板。
14、调节螺栓。
15、高频磁感应加热圈。
具体实施方式
如图11，图12所示，一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，包括上连接杆1、锁紧螺母2、上部夹块I3、与所述上部夹块I3相匹配的上部夹块II4、侧向夹板5、下部夹块I6、与所述下部夹块I6相匹配的下部夹块II7、导向滚轮8、夹具垫板9和固定在所述夹具垫板9下端的与试验机台面固定的下连接底板10。
如图1、2所示，所述上连接杆1包括上连接部和下连接部，所述上连接部加工有连接螺纹111和锁紧螺纹112，连接螺纹111用于将上连接杆拧紧固定于试验机传感器上，锁紧螺纹112和锁紧螺母2的内螺纹21配合消除上连接杆1和传感器之间的螺纹配合间隙，使两者之间锁死固定；所述下连接部设置T型连接槽121和调节孔122，T型连接槽121的作用一是准确地将上部夹块I 3和上部夹块II 4对正安装，二是实验过程中对夹块施力；所述调节孔122分置于所述下连接部四角，呈现双头圆形键槽形状。连接螺栓可在调节孔内沿T型连接槽121方向移动，实现夹持不同厚度试件时上部夹块和下连接部都能准确固定，同时连接螺栓也是实验过程中的辅助施力零件。
如图2所示，所述锁紧螺母2加工有内螺纹21和螺母凹槽22。所述内螺纹21和所述锁紧螺纹121相配合，所述螺母凹槽22便于锁紧螺母2旋转拧紧。
如图3所示，所述上部夹块I3包括上部夹块基部I31和上部夹块主部I32，所述上部夹块基部I31的底部端面一侧凸出于所述上部夹块主部I32的顶部端面，所述上部夹块基部I31加工有T型连接轨I311和连接螺纹孔I312；所述上部夹块主部I32加工有安装凹槽I321和锁紧光孔I323，所述安装凹槽I321与所述上部夹块主部I32连接的侧壁上设有调节螺纹孔I322，所述上部夹块主部I32上设有钳口牙I324；
如图4所示，所述上部夹块II4包括上部夹块基部II41和上部夹块主部II42，所述上部夹块主部II42的顶部端面一侧凸出于所述上部夹块基部II41的底部端面，所述上部夹块基部II41加工有T型连接轨II411和连接螺纹孔II412；所述上部夹块主部II42加工有安装凹槽II421和锁紧螺纹孔I423，所述安装凹槽II421与所述上部夹块主部II42连接的侧壁上设有调节螺纹孔II422，所述上部夹块主部II42上设有钳口牙II424；
所述上部夹块I3与所述上部夹块II4扣合将所述试件11夹持在所述上部夹块主部I32和所述上部夹块主部II42之间，所述锁紧光孔I323和所述锁紧螺纹孔I423对正通过螺栓将所述上部夹块I3与所述上部夹块II4锁紧固定；所述T型连接轨I311和所述T型连接轨II411安装于所述T型连接槽121内，所述调节孔122与所述连接螺纹孔I312和所述连接螺纹孔II412对正通过螺钉将所述上部夹块I3和所述上部夹块II4固定在所述上连接杆1上。
如图6所示，所述下部夹块I6包括下夹块主部I61和下夹块基部I62，所述下夹块主部I61中部加工有安装凹槽Ⅲ612和导向槽I615，所述导向槽I615设置在所述安装凹槽Ⅲ612的一端将所述下夹块主部I61的一侧壁打通，所述导向槽I615开口侧的下夹块主部I61端面两侧设有定位挡板613，所述定位挡板613便于下部夹块II7和下部夹块I6对正配合安装，所述安装凹槽Ⅲ612与所述下夹块主部I61连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅲ611，所述导向槽I615开口侧的下夹块主部I61端面上还设有锁紧螺纹孔II616和钳口牙Ⅲ614，所述下夹块基部I62加工有调节基板I621和设置在所述调节基板I621上的调节槽I622；所述导向槽I615约束夹板工作部52始终沿垂向往复移动，保证轴向加载对中。
如图7所示，所述下部夹块II7包括下夹块主部II71和下夹块基部II72，所述下夹块主部II71加工有安装凹槽Ⅳ712和导向槽II714，所述导向槽II714设置在所述安装凹槽Ⅳ712的一端将所述下夹块主部II71的一侧壁打通，所述安装凹槽Ⅳ712与所述下夹块主部II71连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅳ711，所述导向槽II714开口侧的下夹块主部II71端面上还设有锁紧光孔II715和钳口牙Ⅳ 713，所述下夹块基部II72加工有调节基板II721和设置在所述调节基板II721上的调节槽II722；
所述下部夹块I6的调节槽I622和所述下部夹块II7的调节槽II722及所述调节基板I621和所述调节基板II721分别与设置在所述夹具垫板9上的T型调节轨槽92相配合，并通过下部固定螺栓锁紧连接，实现下部夹块沿横向和纵向移动，便于与上部夹块对正，保证加载对中。
所述上部夹块I3的安装凹槽I321、所述上部夹块II4的安装凹槽II421、所述下部夹块I6的安装凹槽Ⅲ612和所述下部夹块II7的安装凹槽Ⅳ712内均依次设有预压推板13和弹性体12；如图5所示，所述侧向夹板5包括夹板工作部52和分别设置在所述夹板工作部52两端的夹板头部51，所述侧向夹板5将所述试件11夹持，所述夹板头部51安装于上述安装凹槽内与所述弹性体12相接，通过调节螺栓14拧入所述调节螺纹孔I322、所述调节螺纹孔II422、所述调节螺纹孔Ⅲ611和所述调节螺纹孔Ⅳ711调节所述预压推板13在上述安装凹槽内的相对位置。
如图8所示，所述导向滚轮8包括滚轮基体81、微型轴承82和轴承安装轴83。导向滚轮8将滑动摩擦变为滚动摩擦，能降低夹板工作部52和下部夹块之间的摩擦力，减小实验影响因素，保证实验数据的准确性。
如图9所示，所述夹具垫板9加工有安装沉孔91和T型调节轨槽92，所述安装沉孔91对正安装螺纹孔102，用于将夹具垫板9固定于下连接底板10上；所述T型调节轨槽92配合调节基板和调节槽实现下部夹块在横向和纵向方向上的微调。
如图10所示，所述下连接底板10加工定位安装孔101和安装螺纹孔102。所述定位安装孔101数目与排列形式与试验机台面安装螺纹孔相适应，用于和试验机台面安装螺纹孔对正，将夹具下半部分整体安装固定在试验机上。
如图13所示，所述试件11包括试件上部1101、试件标距部1102和试件下部1103，所述夹板工作部52的宽度尺寸宽于所述试件标距部1102的宽度尺寸，厚度根据试件11厚度做相适应调整，所述夹板工作部52的长度大于所述试件标距部1102并保证拉压过程中不脱离所述下部夹块I6和所述下部夹块II7的长度尺寸。所述试件标距部分1102的宽度、长度和过渡圆角尺寸，执行国家板材实验标准或者根据实际实验需要自行设计；所述试件上部1101和试件下部1103的尺寸与形状与上部夹块和下部夹块相适应。
本发明的工作原理如下：
将锁紧螺母2拧于上连接杆1的锁紧螺纹112上，然后整体通过连接螺纹111将上连接杆1拧在试验机传感器对应位置，完成上连接杆1在试验机上的初步安装。将下连接底板10通过定位安装孔101固定于试验机台面，然后将安装沉孔91对正安装螺纹孔102把夹具垫板9固定于下连接底板10，完成夹具底座部分固定安装。
如图12所示，将预压推板13、弹性体12和侧向夹板头部51安装于上部夹块I3和上部夹块II4的安装凹槽内，调节螺栓14拧于调节螺纹孔I322、调节螺纹孔II 422内并与预压推板13接触。然后将试件11置于上部夹块I 3和上部夹块II 4之间，螺栓穿过锁紧光孔I323和试件11上的孔拧紧于锁紧螺纹孔I423，完成上部夹块I 3、上部夹块II 4和试件11的安装。
如图14所示，将上部夹块T型连接轨整体推入T型连接槽121内，并调节上部夹块整体位置，使试件11位于试验机拉压轴线。然后螺栓穿过调节孔122将上部夹块固定于上连接杆1上。与上部夹块类似，将预压推板13、弹性体12和导向滚轮8安装于下部夹块安装凹槽内，调节螺栓拧于调节螺纹孔内与预压推板13接触。下部固定螺栓置于T型调节轨槽92内，并将装好的下部夹块通过调节基板I621、调节基板II 721和调节槽I622、调节槽II722初步安装于夹具垫板9上。下调试验机拉压高度使侧向夹板5和试件11位于下部夹块中间，试件11底端面刚刚接触夹具垫块。调节下部夹块横向和纵向位置并调节上连接杆1轴向角度，使侧向夹板工作部52置于导向槽I615、导向槽II714内，并且试件下部1103上的四个孔对正下部夹块的锁紧螺纹孔II616和锁紧光孔II715。螺栓穿过锁紧光孔II715和试件下部1103的四个孔将下部夹块和试件11锁紧固定，此时下部夹块主部II 71恰好置于下部夹块I 6的定位挡板613内。锁紧下部固定螺栓将下部夹块锁紧固定在夹具垫板9上。向上旋转锁紧螺母2将上连接杆1和试验机传感器最终锁死固定，消除螺纹连接间隙。至此完成实验装置在试验机上的整体安装。
如图14所示，实验过程中，T型连接轨和T型连接槽以及穿过调节孔122的四个锁紧螺栓相配合，完成上连接杆1对上部夹块的施力工作；同时，T型连接轨在T型连接槽内的安置，也便于上部夹块I、II的对正安装。夹板工作部52内侧和试件11进行镀涂层润滑或者脂润滑，以减少侧向夹板5对试件11的摩擦力，保证数据的准确性。夹板工作部52是施加侧向约束的主要工作部分，在实验过程中能够在导向槽I615、导向槽II714内配合导向滚轮8灵活地往复运动，当试件11在压缩过程中有屈曲倾向时，自动地对试件11施加侧向反作用力，将试件11约束在平面内，避免试件11真正屈服前屈曲现象的发生，而且侧向夹板5配合上下夹块对试件11整体覆盖，确保试件11全区域不出现屈曲现象。导向滚轮8能够有效降低夹板工作部52和下部夹块间的摩擦力，减小实验影响因素。在压缩过程中板材变厚时，弹性体12能够允许侧向夹板5向试件11两侧微移动，来补偿试件11厚度变化，避免试件11与侧向夹板5之间的接触力急剧增加而影响实验结果。旋动上下夹块上的调节螺栓改变预压推板位置，通过预压推板压缩弹性体的压缩量来实现不更换弹性体材料的条件下，适应侧向夹板5在抑制不同材料或不同厚度试件的屈曲时，需要不同侧向约束力的要求。上下夹块靠近试件11内侧加工有钳口牙，够增大夹紧时试件11与上下夹块的摩擦力，保证实验过程中不会出现打滑现象。试件上部1101和试件下部1103上设置的孔，既能够保证试件11在上下夹块上正确定位安装又能在实验过程中协助上下夹块对板材进行施力，在夹块夹紧力不够时还能防止试件两端相对夹块移动。
如图15所示，在进行高温状态下的实验时，可以通过针对不同温度更换侧向夹板5的材料，并在夹板工作部52外围安装高频磁感应加热圈15，对试件标距部1102和夹板工作部52整体加热到所需温度，然后进行高温实验。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，包括上连接杆(1)、锁紧螺母(2)、上部夹块I(3)、与所述上部夹块I(3)相匹配的上部夹块II(4)、侧向夹板(5)、下部夹块I(6)、与所述下部夹块I(6)相匹配的下部夹块II(7)、导向滚轮(8)、夹具垫板(9)和固定在所述夹具垫板(9)下端的与试验机台面固定的下连接底板(10)，其特征在于：
试件(11)两侧通过所述侧向夹板(5)夹持，所述试件(11)上端通过所述上部夹块I(3)和所述上部夹块II(4)配合夹紧后与所述上连接杆(1)相连且通过所述锁紧螺母(2)将所述上连接杆(1)锁紧于拉伸试验机力传感器；
所述侧向夹板(5)下端外侧分别设置所述导向滚轮(8)，所述试件(11)下端两侧通过所述下部夹块I(6)和所述下部夹块II(7)配合夹紧后与所述夹具垫板(9)固定。
2.根据权利要求1所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：所述上连接杆(1)包括上连接部和下连接部，所述上连接部加工有连接螺纹(111)和锁紧螺纹(112)；所述下连接部设置T型连接槽(121)和调节孔(122)，所述调节孔(122)分置于所述下连接部四角，呈现双头圆形键槽形状。
3.根据权利要求2所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：
所述上部夹块I(3)包括上部夹块基部I(31)和上部夹块主部I(32)，所述上部夹块基部I(31)的底部端面一侧凸出于所述上部夹块主部I(32)的顶部端面，所述上部夹块基部I(31)加工有T型连接轨I(311)和连接螺纹孔I(312)；所述上部夹块主部I(32)加工有安装凹槽I(321)和锁紧光孔I(323)，所述安装凹槽I(321)与所述上部夹块主部I(32)连接的侧壁上设有调节螺纹孔I(322)，所述上部夹块主部I(32)上设有钳口牙I(324)；
所述上部夹块II(4)包括上部夹块基部II(41)和上部夹块主部II(42)，所述上部夹块主部II(42)的顶部端面一侧凸出于所述上部夹块基部II(41)的底部端面，所述上部夹块基部II(41)加工有T型连接轨II(411)和连接螺纹孔II(412)；所述上部夹块主部II(42)加工有安装凹槽II(421)和锁紧螺纹孔I(423)，所述安装凹槽II(421)与所述上部夹块主部II(42)连接的侧壁上设有调节螺纹孔II(422)，所述上部夹块主部II(42)上设有钳口牙II(424)；
所述上部夹块I(3)与所述上部夹块II(4)扣合将所述试件(11)夹持在所述上部夹块主部I(32)和所述上部夹块主部II(42)之间，所述锁紧光孔I(323)和所述锁紧螺纹孔I(423)对正通过螺栓将所述上部夹块I(3)与所述上部夹块II(4)锁紧固定；所述T型连接轨I(311)和所述T型连接轨II(411)安装于所述T型连接槽(121)内，所述调节孔(122)与所述连接螺纹孔I(312)和所述连接螺纹孔II(412)对正通过螺钉将所述上部夹块I(3)和所述上部夹块II(4)固定在所述上连接杆(1)上。
4.根据权利要求3所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：
所述下部夹块I(6)包括下夹块主部I(61)和下夹块基部I(62)，所述下夹块主部I(61)中部加工有安装凹槽Ⅲ(612)和导向槽I(615)，所述导向槽I(615)设置在所述安装凹槽Ⅲ(612)的一端将所述下夹块主部I(61)的一侧壁打通，所述导向槽I(615)开口侧的下夹块主部I(61)端面两侧设有定位挡板(613)，所述安装凹槽Ⅲ(612)与所述下夹块主部I(61)连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅲ(611)，所述导向槽I(615)开口侧的下夹块主部I(61)端面上还设有锁紧螺纹孔II(616)和钳口牙Ⅲ(614)，所述下夹块基部I(62)加工有调节基板I(621)和设置在所述调节基板I(621)上的调节槽I(622)；
所述下部夹块II(7)包括下夹块主部II(71)和下夹块基部II(72)，所述下夹块主部II(71)加工有安装凹槽Ⅳ(712)和导向槽II(714)，所述导向槽II(714)设置在所述安装凹槽Ⅳ(712)的一端将所述下夹块主部II(71)的一侧壁打通，所述安装凹槽Ⅳ(712)与所述下夹块主部II(71)连接的侧壁上设有调节螺纹孔Ⅳ(711)，所述导向槽II(714)开口侧的下夹块主部II(71)端面上还设有锁紧光孔II(715)和钳口牙Ⅳ(713)，所述下夹块基部II(72)加工有调节基板II(721)和设置在所述调节基板II(721)上的调节槽II(722)；
所述下部夹块I(6)的调节槽I(622)和所述下部夹块II(7)的调节槽II(722)及所述调节基板I(621)和所述调节基板II(721)分别与设置在所述夹具垫板(9)上的T型调节轨槽(92)相配合，并通过下部固定螺栓锁紧连接。
5.根据权利要求4所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：所述上部夹块I(3)的安装凹槽I(321)、所述上部夹块II(4)的安装凹槽II(421)、所述下部夹块I(6)的安装凹槽Ⅲ(612)和所述下部夹块II(7)的安装凹槽Ⅳ(712)内均依次设有预压推板(13)和弹性体(12)；所述侧向夹板(5)包括夹板工作部(52)和设置在所述夹板工作部(52)一端的夹板头部(51)，所述侧向夹板(5)将所述试件(11)夹持，所述夹板头部(51)安装于上述安装凹槽内与所述弹性体(12)相接，通过调节螺栓(14)拧入所述调节螺纹孔I(322)、所述调节螺纹孔II(422)、所述调节螺纹孔Ⅲ(611)和所述调节螺纹孔Ⅳ(711)调节所述预压推板(13)在上述安装凹槽内的相对位置。
6.根据权利要求5所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：所述试件(11)包括试件上部(1101)、试件标距部(1102)和试件下部(1103)，所述夹板工作部(52)的宽度尺寸宽于所述试件标距部(1102)的宽度尺寸，所述夹板工作部(52)的长度大于所述试件标距部(1102)的长度尺寸，并保证拉压过程中所述夹板工作部(52)的下端不脱离所述下部夹块I(6)和所述下部夹块II(7)。
7.根据权利要求5所述的纯机械结构形式的金属板材拉压实验装置，其特征在于：所述夹板工作部(52)外围还设有高频磁感应加热圈(15)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20190412 Termination date: 20210414 |