CN106248483A - 测试薄壁管材环向抗拉强度的装置和测试方法 - Google Patents

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郑晓静
贺平
高蔚
吴福
张毅
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    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置和测试方法，所述装置包括圆盘形加持具、两个连接具和将加持具与连接具固定的固定销；所述加持具被分割成两个大小不相等的半圆片，每片半圆片上均形成有固定孔；所述连接具由连接柄和“ㄇ”型连接头组成；连接柄与连接头横梁的中心处固定；连接头的两侧壁上均形成销孔；所述方法包括（ⅰ）薄壁管材尺寸的测量；（ⅱ）装置的安装；（ⅲ）环向抗拉强度测试和（ⅳ）环向抗拉强度计算。本发明实现无损情况下测试薄壁管材抗拉强度，避免了弯曲试样过程中带来的试样缺陷，可以准确、直接测试薄壁金属管材环向抗拉强度。

Description

测试薄壁管材环向抗拉强度的装置和测试方法
技术领域
本发明属于一种抗拉强度测试装置，具体涉及一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置和测试方法。
背景技术
小直径薄壁金属筒体作为主要结构件，受到环向应力作用，只有环向抗拉强度更能真实反应真实受力情况。
目前，在薄壁金属筒体的环向力学性能测试方面尚无标准可依，需要自行探索研究，以往拉伸试验，均使用了存在弯曲的试样，试样在加载过程中，因弯距的产生而带入了附加应力，严重影响了试验数据的准确性，也导致了无法准确判断生产工艺与力学性能之间的规律，因此需要设计一种专用的小直径薄壁金属筒体环向抗拉强度测试的实验装置。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置。
本发明的技术方案是：
一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，包括圆盘形加持具、两个连接具和将加持具与连接具固定的固定销；所述加持具被分割成两个大小不相等的半圆片，每片半圆片上均形成有固定孔；所述连接具由连接柄和“ㄇ”型连接头组成；连接柄与连接头横梁的中心处固定；连接头的两侧壁上均形成销孔。
所述位于不同半圆片上的固定孔的圆心到加持具中心的距离相等。
所述销孔的轴线与连接柄的轴线垂直。
所述加持具置于两个“ㄇ”型连接头的间隙内。
所述销孔圆心到连接头横梁的垂直距离大于固定孔到其所在半圆片边缘的最小距离。
薄壁管材环向抗拉强度的测试方法，包括以下步骤：
（ⅰ）薄壁管材尺寸的测量
用数显卡尺测出薄壁管材的宽度a，精确到0.02mm，用千分尺测出薄壁管材的厚度b，精确到0.005mm；
（ⅱ）装置的安装
将薄壁管材套于圆盘形加持具外部，薄壁管材与加持具之间涂抹润滑脂；将固定销依次穿过连接头侧壁上的销孔和加持具上的固定孔，进而将连接具与加持具通过固定销3固定连接；连接柄装卡在拉伸试验机上，使薄壁管材工作段的中心置于与加载方向平行的位置；
（ⅲ）环向抗拉强度测试
在拉伸试验机上拉断薄壁管材，薄壁管材断裂后，记录最大载荷Pmax；
（ⅳ）环向抗拉强度计算
薄壁管材抗拉强度Rm，按公式(1)计算即得薄壁管材的环向抗拉强度，
………………………………………………公式（1）；
式中：Rm为抗拉强度，单位为MPa；Pmax为实验记录的最大载荷，单位为N；a为薄壁管材的宽度，单位为mm；b为薄壁管材的厚度，单位为mm。
本发明的有益效果是：
本发明利用环形加持具可以实现无损情况下测试薄壁管材抗拉强度，避免了弯曲试样过程中带来的试样缺陷，可以准确、直接测试薄壁金属管材环向抗拉强度；采用粘贴应变片的方式，还可以测试金属薄壁管材屈服强度等；同时可以记录在载荷下的持续加载曲线；本发明还可以配合应变仪记录样品应力得到应变曲线。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中加持具的结构示意图；
图3是本发明中连接具的结构示意图；
图4是图3中沿A-A向的剖面图。
其中：
1 加持具 2 连接具
3 固定销 4 固定孔
5 连接柄 6 连接头
7 销孔。
具体实施方式
下面结合说明书附图及实施例对本发明测试薄壁管材环向抗拉强度的装置进行详细说明：
如图1~4所示，一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，包括圆盘形加持具1、两个连接具2和将加持具1与连接具2固定的固定销3；所述加持具1被分割成两个大小不相等的半圆片，每片半圆片上均形成有固定孔4；所述连接具2由连接柄5和“ㄇ”型连接头6组成；连接柄5与连接头6横梁的中心处固定；连接头6的两侧壁上均形成销孔7。
所述位于不同半圆片上的固定孔4的圆心到加持具1中心的距离相等所述销孔7的轴线与连接柄5的轴线垂直。
所述销孔7的轴线与连接柄5的轴线垂直。
所述加持具1置于两个“ㄇ”型连接头6的间隙内。
所述销孔7圆心到连接头6横梁的垂直距离大于固定孔4到其所在半圆片边缘的最小距离。
薄壁管材环向抗拉强度的测试方法，包括以下步骤：
（ⅰ）薄壁管材尺寸的测量
用数显卡尺测出薄壁管材的宽度a=5.15mm，精确到0.02mm，用千分尺测出薄壁管材的厚度b=1mm，精确到0.005mm；
（ⅱ）装置的安装
将薄壁管材套于圆盘形加持具1外部，薄壁管材与加持具1之间涂抹润滑脂；将固定销3依次穿过连接头6侧壁上的销孔7和加持具1上的固定孔4，进而将连接具2与加持具通过固定销3固定连接；连接柄5装卡在拉伸试验机上，使薄壁管材工作段的中心置于与加载方向平行的位置；
（ⅲ）环向抗拉强度测试
启动拉伸试验程序，拉伸速度为1mm/min，在拉伸试验机上拉断薄壁管材，薄壁管材断裂后，记录最大载荷Pmax=22KN；
（ⅳ）环向抗拉强度计算
薄壁管材抗拉强度Rm，按公式(1)计算即得薄壁管材的环向抗拉强度Rm=2136MPa，
………………………………………………公式（1）；
式中：Rm为抗拉强度，单位为MPa；Pmax为实验记录的最大载荷，单位为N；a为薄壁管材的宽度，单位为mm；b为薄壁管材的厚度，单位为mm。
本发明利用环形加持具可以实现无损情况下测试薄壁管材抗拉强度，避免了弯曲试样过程中带来的试样缺陷，可以准确、直接测试薄壁金属管材环向抗拉强度；采用粘贴应变片的方式，还可以测试金属薄壁管材屈服强度等；同时可以记录在载荷下的持续加载曲线；本发明还可以配合应变仪记录样品应力得到应变曲线。

Claims (6)

1.一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，其特征在于：包括圆盘形加持具（1）、两个连接具（2）和将加持具（1）与连接具（2）固定的固定销（3）；所述加持具（1）被分割成两个大小不相等的半圆片，每片半圆片上均形成有固定孔（4）；所述连接具（2）由连接柄（5）和“ㄇ”型连接头（6）组成；连接柄（5）与连接头（6）横梁的中心处固定；连接头（6）的两侧壁上均形成销孔（7）。
2.根据权利要求1所述的一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，其特征在于：所述位于不同半圆片上的固定孔（4）的圆心到加持具（1）中心的距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，其特征在于：所述销孔（7）的轴线与连接柄（5）的轴线垂直。
4.根据权利要求1所述的一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，其特征在于：所述加持具（1）置于两个“ㄇ”型连接头（6）的间隙内。
5.根据权利要求1所述的一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置，其特征在于：所述销孔（7）圆心到连接头（6）横梁的垂直距离大于固定孔（4）到其所在半圆片边缘的最小距离。
6.应用权利要求1所述的一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置的薄壁管材环向抗拉强度的测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
（ⅰ）薄壁管材尺寸的测量
用数显卡尺测出薄壁管材的宽度a，精确到0.02mm；用千分尺测出薄壁管材的厚度b，精确到0.005mm；
（ⅱ）装置的安装
将薄壁管材套于圆盘形加持具（1）外部，薄壁管材与加持具（1）之间涂抹润滑脂；将固定销（3）依次穿过连接头（6）侧壁上的销孔（7）和加持具（1）上的固定孔（4），进而将连接具（2）与加持具通过固定销（3）固定连接；连接柄（5）装卡在拉伸试验机上，使薄壁管材工作段的中心置于与加载方向平行的位置；
（ⅲ）环向抗拉强度测试
在拉伸试验机上拉断薄壁管材，薄壁管材断裂后，记录最大载荷Pmax；
（ⅳ）环向抗拉强度计算
薄壁管材抗拉强度Rm，按公式(1)计算即得薄壁管材的环向抗拉强度，
………………………………………………公式（1）；
式中：Rm为抗拉强度，单位为MPa；Pmax为实验记录的最大载荷，单位为N；a为薄壁管材的宽度，单位为mm；b为薄壁管材的厚度，单位为mm。
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CN102445384A (zh) * 2011-09-22 2012-05-09 西北工业大学 一种管材环向拉伸性能试验夹具
CN205981900U (zh) * 2016-07-15 2017-02-22 核工业理化工程研究院 一种测试薄壁管材环向抗拉强度的装置

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