CN105928805B - 材料压式冲击性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料力学性能检验领域，具体涉及材料压式冲击性能测试装置。该测试装置由落槌、冲击力承接头、冲击力传递杆、导向盘、导向盘支撑、试样夹持上盘、试样及夹持组件、力传感器组件、试样夹持下盘组成。所述冲击力承接头与冲击力传递杆紧固连接形成冲击力传递组件；所述导向盘与导向盘支撑紧固连接形成冲击力传递的导向组件；工作时，所述试样夹持上盘‑试样及夹持组件‑力传感器组件‑试样夹持下盘紧固连接在一起，所述传力组件通过冲击力传递杆把力作用到试样夹持上盘上，使试样承受压式冲击载荷，进而通过在试样表面贴动态应变片可测得冲击过程的应变响应，通过所述力传感器组件可测得相应冲击载荷条件。

Description

材料压式冲击性能测试装置
技术领域
本发明涉及材料力学性能检验领域，具体涉及材料压式冲击性能测试装置。
背景技术
结构或零部件服役，其服役载荷条件可能各式各样。当存在冲击载荷时，就需要通过测试材料的抗冲击能力来评价设计的合理性。当存在疲劳-冲击交互作用载荷时，需要测试材料抵抗疲劳-冲击交互作用的能力来评价设计的合理性。
目前，国内外有2种材料冲击能力测试技术：一种是冲击韧度测试，如金属夏比冲击试验，如标准GB T229、GB 1943和ATSM D-256，采用简支梁式V形或U形缺口冲击弯曲试样，冲击载荷用摆锤产生，足够大使试样断裂，作用于缺口背面，根据摆出冲击前后的能量损失，获得使试样发生冲击断裂的能量，称为冲击韧度，用符合aKU或aKV来表征，标准单位有J/cm2或MJ/m2。另一种测试材料在高应变率下(102s-1～104s-1)的动态应力—应变曲线，如Hopkinson杆测试，采用高爆或子弹产生的冲击力通过加力头撞击试样，由于试验条件限制，该类试验装置的试样一般很小、很短，很难与常规疲劳性能测试的或圆棒试样、50×10的CT试样等兼容，难以进行材料疲劳-冲击载荷交互作用性能的测试。
本发明提出一种与疲劳试样兼容，利用落槌产生冲击载荷及能量，测试压式冲击载荷作用下材料应力-应变行为的装置，既可单独测试材料的压式冲击应力-应变行为，又可与试样疲劳性能试验交叉，测试材料疲劳-压式冲击载荷交互作用下的性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在支撑疲劳试样性能测试，利用落槌产生冲击力及冲击功，测试材料在压式冲击载荷下的应力-应变行为的装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：材料压式冲击性能测试装置，所述测试装置由落槌1、冲击力承接头2、冲击力传递杆3、导向盘4、导向盘支撑5、试样夹持上盘6、试样及夹持组件7、力传感器组件8和试样夹持下盘9组成；所述落槌1设置在冲击力承接头2一端的上方；所述冲击力承接头2的另一端与冲击力传递杆3紧固连接形成冲击力传递组件；所述导向盘4与导向盘支撑5紧固连接形成冲击力传递的导向组件；所述试样夹持上盘6与试样夹持下盘9均连接在导向盘支撑5上，试样夹持上盘6位于导向盘4和试样夹持下盘9之间；所述冲击力传递杆3穿过导向盘4后与试样夹持上盘6一端连接；试样及夹持组件7分别与试样夹持上盘6的另一端和力传感器组件8紧固连接，力传感器组件8与试样夹持下盘9紧固连接；所述冲击力传递组件用于通过冲击力传递杆3把落槌1作用到冲击力承接头2上的作用力传递到试样夹持上盘6上，使试样及夹持组件7承受压式冲击载荷，所述力传感器组件8用于测量试样及夹持组件7上的相应冲击载荷条件。
本发明总的技术方案，上述方案中试样夹持上盘6-试样及夹持组件7-力传感器组件8-试样夹持下盘9紧固连接在一起，传力组件通过冲击力传递杆3把力作用到试样夹持上盘6上，使试样承受压式冲击载荷，进而通过在试样表面贴动态应变片可测得冲击过程的应变响应，通过所述力传感器组件8可测得相应冲击载荷条件。
进一步的，所述落槌1与所述冲击力承接头2对应的面为平面，所述冲击力承接头2采用球冠式，以保证无论落槌是否偏置，所述冲击载荷都作用在球冠中央。
进一步的，所述冲击力传递杆3至少有三根，上端通过螺纹与所述冲击力承接头2紧固连接，冲击力传递杆3的长度相同且大于所述导向盘4的高度，下端采用球冠设计，以保证冲击载荷可送达所述试样夹持上盘6且良好接触。
进一步的，所述导向盘4具有数量与所述冲击力传递杆3数量相同并可供冲击力传递杆3穿过的孔或开口槽。
进一步的，所述导向盘支撑5至少有三根，所述导向盘支撑5一端通过螺纹与所述导向盘4紧固连接；导向盘支撑5的长度相同。
上述方案中导向盘支撑5可支撑于试样夹持下盘9或工作平台；如支撑于试样夹持下盘9，其长度应大于所述试样夹持上盘6-试样及夹持组件7-力传感器组件8的高度和，如支撑于工作平台，其长度应大于所述试样夹持上盘6-试样及夹持组件7-力传感器组件8-试样夹持下盘9的高度和；其下端采用球冠设计，以保证可与试样夹持下盘9或工作平台且良好接触。
进一步的，所述试样夹持上盘6具有供所述导向盘支撑5穿过的孔或开口槽，试样夹持上盘6上具有与所述试样及夹持组件7紧固连接结构。
上述方案的另一种实现方式是试样夹持上盘6外轮廓在导向盘支撑5的空间范围。
进一步的，所述试样及夹持组件7的一端具有与试样夹持上盘6紧固的连接结构，试样及夹持组件7的另一端具有与所述力传感器组件8紧固连接结构。
进一步的，所述力传感器组件8的一端具有与试样及夹持组件7另一端的紧固连接结构相匹配的紧固连接结构，力传感器组件8的另一端具有与试样夹持下盘9紧固连接结构。
进一步的，所述试样夹持下盘9上具有与力传感器组件8另一端的紧固连接结构相匹配的紧固连接结构，试样夹持下盘9的边缘具有供所述导向盘支撑5穿过的孔或开口槽。
上述方案的另一种实现方式是试样夹持下盘9外轮廓在导向盘支撑5的空间范围。
本发明的有益效果：试样夹持组件可兼容各类材料疲劳试样，利用落槌产生冲击载荷及能量，既可完成材料压式冲击载荷作用下应力-应变行为的测试，还可与材料疲劳性能试验交叉，测试材料疲劳-压式冲击交互作用下的性能。
附图说明
图1是本发明材料疲劳性能试样兼容的压式冲击性能测试装置示意图；
图2是本发明一种材料圆棒疲劳性能试样兼容的压式冲击性能测试装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
如图2所示，一种疲劳圆棒试样兼容的材料压式冲击载荷性能测试装置，其落槌1为一个，有效冲击力范围为6t；其冲击力承接头2为一个，外径高度38mm、在下表面圆周每隔120°加工一个深度15mmM20×1.5螺纹孔；其圆柱形冲击力传递杆3有三个，直径为长125mm、上端40mm范围加工有M20×1.5螺纹，以便与所述冲击力承接头2的三个螺纹孔对接；其导向盘4有一个，外径厚度20mm，在的圆周每隔120°加工有深度15mm M16×1螺纹孔，在的圆周每隔120°加工有的通孔以被工作时所述圆柱形冲击力传递杆3穿过；其导向盘圆柱形支撑5有三个，直径为长300mm、上端部40mm范围加工有M16×1螺纹与所述导向盘4固接；其试样夹持上盘6为一个，外径厚度20mm，下表面中央加工有与圆棒试样组件7上部紧固的螺纹结构，周边每隔120°加工有深度60mm的开口槽以备所述三个导向盘圆柱形支撑5穿过；其试样夹持组件7为一套，上端与所述试样夹持上盘6下部中央螺纹紧固结构相配，下部与力传感器组件8上部紧固相配；其力传感器组件8为一套，动态载荷测试范围为6t，上部可与试样夹持组件7的下端紧固相配，下部可与后述圆棒试样夹持下盘9上表面中央螺纹结构紧固；其圆棒试样夹持下盘9有一个，外径厚度20mm，上表面中央加工有与与力传感器组件8下部紧固的螺纹结构，周边每隔120°加工有深度60mm的开口槽以备所述三个导向盘圆柱形支撑5穿过。工作时，所述冲击力传递杆3与冲击力承接头2紧固形成传力组件；所述导向盘4与导向盘圆柱形支撑5形成装置传力导向组件；所述圆棒试样夹持上盘6-圆棒试样夹持组件7-力传感器组件8-圆棒试样夹持下盘9连接在一起；所述传力组件通过力传递杆3把冲击力传递到圆棒试样夹持上盘6上，使试样承受压式冲击载荷，进而通过在试样表面贴动态应变片可测得冲击过程的应变响应，通过所述力传感器组件可测得相应冲击载荷条件。
此外，本发明可通过改变试样夹持上盘6与试样夹持组件7上部、试样夹持组件7下部与力传感器组件8上部、力传感器组件8下部与圆棒试样夹持下盘9的紧固结构设计，还可使用于其它冲击试样测试，进而开展相应的材料压式冲击性能及疲劳-压式冲击交互作用性能测试研究。

Claims (9)

1.材料压式冲击性能测试装置，所述测试装置由落槌(1)、冲击力承接头(2)、冲击力传递杆(3)、导向盘(4)、导向盘支撑(5)、试样夹持上盘(6)、试样及夹持组件(7)、力传感器组件(8)和试样夹持下盘(9)组成；所述落槌(1)设置在冲击力承接头(2)一端的上方；所述冲击力承接头(2)的另一端与冲击力传递杆(3)紧固连接形成冲击力传递组件；所述导向盘(4)与导向盘支撑(5)紧固连接形成冲击力传递的导向组件；所述试样夹持上盘(6)与试样夹持下盘(9)均连接在导向盘支撑(5)上，试样夹持上盘(6)位于导向盘(4)和试样夹持下盘(9)之间；所述冲击力传递杆(3)穿过导向盘(4)后与试样夹持上盘(6)一端连接；试样及夹持组件(7)分别与试样夹持上盘(6)的另一端和力传感器组件(8)紧固连接，力传感器组件(8)与试样夹持下盘(9)紧固连接；所述冲击力传递组件用于通过冲击力传递杆(3)把落槌(1)作用到冲击力承接头(2)上的作用力传递到试样夹持上盘(6)上，使试样及夹持组件(7)承受压式冲击载荷，所述力传感器组件(8)用于测量试样及夹持组件(7)上的相应冲击载荷条件。
2.如权利要求1所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述落槌(1)与所述冲击力承接头(2)对应的面为平面，所述冲击力承接头(2)采用球冠式，以保证无论落槌是否偏置，所述冲击载荷都作用在球冠中央。
3.如权利要求2所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述冲击力传递杆(3)至少有三根，上端通过螺纹与所述冲击力承接头(2)紧固连接，冲击力传递杆(3)的长度相同且大于所述导向盘(4)的高度，冲击力传递杆(3)的下端采用球冠设计，以保证冲击载荷送达所述试样夹持上盘(6)且良好接触。
4.如权利要求3所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述导向盘(4)具有数量与所述冲击力传递杆(3)数量相同并供冲击力传递杆(3)穿过的孔或开口槽。
5.如权利要求4所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述导向盘支撑(5)至少有三根，所述导向盘支撑(5)一端通过螺纹与所述导向盘(4)紧固连接；导向盘支撑(5)的长度相同。
6.如权利要求5所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述试样夹持上盘(6)具有供所述导向盘支撑(5)穿过的孔或开口槽，试样夹持上盘(6)上具有与所述试样及夹持组件(7)作紧固连接的结构。
7.如权利要求6所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述试样及夹持组件(7)的一端具有与试样夹持上盘(6)紧固的连接结构，试样及夹持组件(7)的另一端具有与所述力传感器组件(8)作紧固连接的结构。
8.如权利要求7所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述力传感器组件(8)的一端具有与试样及夹持组件(7)另一端的紧固连接结构相匹配的紧固连接结构，力传感器组件(8)的另一端具有与试样夹持下盘(9)紧固连接的 结构。
9.如权利要求8所述的材料压式冲击性能测试装置，其特征在于，所述试样夹持下盘(9)上具有与力传感器组件(8)另一端的紧固连接结构相匹配的紧固连接结构，试样夹持下盘(9)的边缘具有供所述导向盘支撑(5)穿过的孔或开口槽。
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