CN107607394A - 用于薄板高应力加载的四点弯夹具及其加载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具及其加载方法，该夹具包括夹具本体，夹具本体包括水平底板、设置在水平底板两侧与其垂直固定连接的垂向侧板、以及两个设置在两侧的垂向侧板顶端且相向布置的顶板；水平底板、两侧的垂向侧板、以及两个顶板围成顶部开口的容纳腔，且容纳腔的横截面形状呈矩形；容纳腔内设置有与水平底板平行布置用于承载薄板试样的加载块，加载块的底部中心位置处设置有加载受力孔；水平底板的中心位置处设置有加载螺杆，加载螺杆的顶端垂直贯穿水平底板可嵌入加载块的加载受力孔内与其抵接。本发明的夹具可将薄板试样置于加载块与两个顶板之间，可有效避免出现薄板试样加持不稳、或者试样弹出等问题。

Description

用于薄板高应力加载的四点弯夹具及其加载方法

技术领域

本发明涉及应力加载夹具及其加载方法，具体地指一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具及其加载方法。

背景技术

氢致滞后开裂是材料在静止应力的作用下，经过一定时间后突然发生脆性破坏的一种现象，它是材料-环境-应力之间相互作用的结果。大量研究已经证实，钢的滞后开裂是材料和材料服役环境中的氢造成的，是氢致材质劣化的一种形态，尤其对强度大于1000MPa的超高强钢，其氢致滞后开裂敏感性更为显著。滞后开裂常常在材料所承受的外加应力水平显著低于其屈服强度时突然发生，具有不可预知性，往往导致较为严重的破坏和后果，因此，测试超高强钢抗氢致开裂性能十分必要。

四点弯曲实验是应力腐蚀的一种测试方法，通过夹具对试样进行加载，使其产生挠度，从而在试样表面产生应力，将试样放置在腐蚀介质中，观测其开裂时间，用于评价材料的抗应力腐蚀或氢致滞后开裂的性能，我国有相应的国家标准GB/T15970-2金属和合金的腐蚀《应力腐蚀试验》第2部分梁弯曲试样的制备和应用。

当前，我国应力腐蚀主要集中在管线、容器与能源领域，针对的材料主要为热轧板和中厚板材料，且其强度级别一般不超过1000MPa，对其施加的挠度相对较低，而对于薄板材料，尤其是强度大于1000MPa的超高强薄板，需要施加较大的应力，挠度较大，采用现有的夹具装置往往出现试样加持不稳、或者试样弹出等现象，导致无法加载。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具及其加载方法，该夹具通过夹具本体和加载块对薄板试样进行夹持定位，使得薄板试样夹持稳固，可有效避免出现薄板试样加持不稳、或者试样弹出等问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具，包括夹具本体，所述夹具本体包括水平底板、设置在水平底板两侧与其垂直固定连接的垂向侧板、以及两个设置在两侧的垂向侧板顶端且相向布置的顶板；所述水平底板、两侧的垂向侧板、以及两个顶板围成顶部开口的容纳腔，且所述容纳腔的横截面形状呈矩形；

所述容纳腔内设置有与水平底板平行布置用于承载薄板试样的加载块，所述加载块的底部中心位置处设置有加载受力孔；所述水平底板的中心位置处设置有与其螺纹连接的加载螺杆，所述加载螺杆的顶端垂直贯穿水平底板，且可嵌入加载块的加载受力孔内与其抵接；

两个所述顶板的底部均设置有一个半圆形的受力定位孔，所述加载块的顶部两端各设置有一个半圆形的加载定位孔，所述受力定位孔内设置有第一陶瓷棒，所述加载定位孔内设置有第二陶瓷棒。

进一步地，两个所述受力定位孔的直径均为5～6mm，两个所述受力定位孔的中心点之间的距离为110～112mm。

最佳地，两个所述受力定位孔的直径均为5mm，两个所述受力定位孔的中心点之间的距离为110mm。

进一步地，两个加载定位孔的直径均为5～6mm，两个所述加载定位孔的中心点之间的距离为55～58mm。

最佳地，两个加载定位孔的直径均为5mm，两个所述加载定位孔的中心点之间的距离为55mm。

进一步地，所述第一陶瓷棒和第二陶瓷棒的直径为5～6mm，长度为15～18mm。

最佳地，所述第一陶瓷棒和第二陶瓷棒的直径为5mm，长度为15mm。

再进一步地，所述薄板试样呈长方体状，薄板试样的长度为124～128mm，宽度为10～15mm，厚度为0.8～2.5mm。

更进一步地，所述水平底板的中心位置处设置有用于安装加载螺杆的螺纹通孔；所述螺纹通孔的直径为10～12mm，所述加载螺杆的直径为10～12mm，长度为55～58mm。

最佳地，所述螺纹通孔的直径为10mm，所述加载螺杆的直径为10mm，长度为55mm。

本发明还提供一种上述用于薄板高应力加载的四点弯夹具的加载方法，包括如下步骤：

1)将薄板试样放置在加载块的第二陶瓷棒上，调整薄板试样的位置使其位于第一陶瓷棒与第二陶瓷棒之间；

2)旋紧加载螺杆对加载块施加向上的支撑力，保证薄板试样处于水平状态；

3)将夹持有薄板试样的夹具本体固定在试验台上，再松开加载螺杆，使薄板试样处于松弛状态；

4)采用千分表的顶针接触薄板试样的中心部位，并将千分表调零；

5)根据所需的加载应力计算加载螺杆施加的挠度，再旋紧加载螺杆对加载块施加向上的支撑力，直到达到所需的挠度，即可。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一，本发明的夹具本体由水平底板、两侧的垂向侧板、以及两个顶板围成顶部开口的容纳腔，在容纳腔内设计有加载块，将薄板试样置于加载块与两个顶板之间，使得薄板试样夹持稳固，可有效避免出现薄板试样加持不稳、或者试样弹出等问题。

其二，本发明的两个顶板的底部均设置有一个半圆形的受力定位孔，加载块的顶部两端各设置有一个半圆形的加载定位孔，受力定位孔内设置有第一陶瓷棒，加载定位孔内设置有第二陶瓷棒，通过两个受力定位孔和两个加载定位孔对薄板试样进行夹持定位，在薄板试样与第一陶瓷棒、第二陶瓷棒相接触的四个部位高应力作用，进而使得薄板试样发生弯曲变形，实现对薄板试样加载应力的作用，该夹具设计合理，可以承受高应力，避免夹具在加载过程中发生断裂。

其三，本发明的加载块的底部中心位置处设置有加载受力孔，加载螺杆的顶端垂直贯穿水平底板可嵌入加载块的加载受力孔内与其抵接，从而实现加载螺杆与加载块之间应力的传递，避免发生加载块脱落的现象。

其四，本发明的四点弯夹具结构简单、牢靠实用，尺寸设计合理，适用于薄板高应力加载试验。

附图说明

图1为一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具的结构示意图；

图中：夹具本体1、水平底板1.1、垂向侧板1.2、顶板1.3、容纳腔1.4、受力定位孔1.5、螺纹通孔1.6、加载块2、加载受力孔2.1、加载定位孔2.2、加载螺杆3、第一陶瓷棒4.1、第二陶瓷棒4.2、薄板试样5、千分表6。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图所示一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具，包括夹具本体1，夹具本体1包括水平底板1.1、设置在水平底板1.1两侧与其垂直固定连接的垂向侧板1.2、以及两个设置在两侧的垂向侧板1.2顶端且相向布置的顶板1.3；水平底板1.1、两侧的垂向侧板1.2、以及两个顶板1.3围成顶部开口的容纳腔1.4，且容纳腔1.4的横截面形状呈矩形。容纳腔1.4内设置有与水平底板1.1平行布置用于承载薄板试样5的加载块2，加载块2的底部中心位置处设置有加载受力孔2.1；水平底板1.1的中心位置处设置有与其螺纹连接的加载螺杆3，加载螺杆3的顶端垂直贯穿水平底板1.1，且可嵌入加载块2的加载受力孔2.1内与其抵接；

两个顶板1.3的底部均设置有一个半圆形的受力定位孔1.5，加载块2的顶部两端各设置有一个半圆形的加载定位孔2.2，受力定位孔1.5内设置有第一陶瓷棒4.1，加载定位孔2.2内设置有第二陶瓷棒4.2。两个受力定位孔1.5的直径均为5～6mm，两个受力定位孔1.5的中心点之间的距离为110～112mm。两个加载定位孔2.2的直径均为5～6mm，两个加载定位孔2.2的中心点之间的距离为55～58mm。第一陶瓷棒4.1和第二陶瓷棒4.2的直径为5～6mm，长度为15～18mm。薄板试样5呈长方体状，薄板试样5的长度为124～128mm，宽度为10～15mm，厚度为0.8～2.5mm。水平底板1.1的中心位置处设置有用于安装加载螺杆3的螺纹通孔1.6；螺纹通孔1.6的直径为10～12mm，加载螺杆3的直径为10～12mm，长度为55～58mm。

本发明用于薄板高应力加载的四点弯夹具的加载方法，包括如下步骤：

1)将薄板试样5放置在加载块2的第二陶瓷棒4.2上，调整薄板试样5的位置使其位于第一陶瓷棒4.1与第二陶瓷棒4.2之间；

2)旋紧加载螺杆3对加载块2施加向上的支撑力，保证薄板试样5处于水平状态；

3)将夹持有薄板试样5的夹具本体1固定在试验台上，再松开加载螺杆3，使薄板试样5处于松弛状态；

4)采用千分表6的顶针接触薄板试样5的中心部位，并将千分表调零；

5)根据所需的加载应力计算加载螺杆3施加的挠度，再旋紧加载螺杆3对加载块2施加向上的支撑力，直到达到所需的挠度，即可。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于薄板高应力加载的四点弯夹具，包括夹具本体(1)，其特征在于：所述夹具本体(1)包括水平底板(1.1)、设置在水平底板(1.1)两侧与其垂直固定连接的垂向侧板(1.2)、以及两个设置在两侧的垂向侧板(1.2)顶端且相向布置的顶板(1.3)；所述水平底板(1.1)、两侧的垂向侧板(1.2)、以及两个顶板(1.3)围成顶部开口的容纳腔(1.4)，且所述容纳腔(1.4)的横截面形状呈矩形；

所述容纳腔(1.4)内设置有与水平底板(1.1)平行布置用于承载薄板试样(5)的加载块(2)，所述加载块(2)的底部中心位置处设置有加载受力孔(2.1)；所述水平底板(1.1)的中心位置处设置有与其螺纹连接的加载螺杆(3)，所述加载螺杆(3)的顶端垂直贯穿水平底板(1.1)，且可嵌入加载块(2)的加载受力孔(2.1)内与其抵接；

两个所述顶板(1.3)的底部均设置有一个半圆形的受力定位孔(1.5)，所述加载块(2)的顶部两端各设置有一个半圆形的加载定位孔(2.2)，所述受力定位孔(1.5)内设置有第一陶瓷棒(4.1)，所述加载定位孔(2.2)内设置有第二陶瓷棒(4.2)。

2.根据权利要求1所述的用于薄板高应力加载的四点弯夹具，其特征在于：两个所述受力定位孔(1.5)的直径均为5～6mm，两个所述受力定位孔(1.5)的中心点之间的距离为110～112mm。

3.根据权利要求1所述的用于薄板高应力加载的四点弯夹具，其特征在于：两个加载定位孔(2.2)的直径均为5～6mm，两个所述加载定位孔(2.2)的中心点之间的距离为55～58mm。

4.根据权利要求1所述的用于薄板高应力加载的四点弯夹具，其特征在于：所述第一陶瓷棒(4.1)和第二陶瓷棒(4.2)的直径为5～6mm，长度为15～18mm。

5.根据权利要求1所述的用于薄板高应力加载的四点弯夹具，其特征在于：所述薄板试样(5)呈长方体状，其长度为124～128mm，宽度为10～15mm，厚度为0.8～2.5mm。

6.根据权利要求1所述的用于薄板高应力加载的四点弯夹具，其特征在于：所述水平底板(1.1)的中心位置处设置有用于安装加载螺杆(3)的螺纹通孔(1.6)；所述螺纹通孔(1.6)的直径为10～12mm，所述加载螺杆(3)的直径为10～12mm，长度为55～58mm。

7.一种权利要求1～6任一项用于薄板高应力加载的四点弯夹具的加载方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将薄板试样(5)放置在加载块(2)的第二陶瓷棒(4.2)上，调整薄板试样(5)的位置使其位于第一陶瓷棒(4.1)与第二陶瓷棒(4.2)之间；

2)旋紧加载螺杆(3)对加载块(2)施加向上的支撑力，保证薄板试样(5)处于水平状态；

3)将夹持有薄板试样(5)的夹具本体(1)固定在试验台上，再松开加载螺杆(3)，使薄板试样(5)处于松弛状态；

4)采用千分表(6)的顶针接触薄板试样(5)的中心部位，并将千分表调零；

5)根据所需的加载应力计算加载螺杆(3)施加的挠度，再旋紧加载螺杆(3)对加载块(2)施加向上的支撑力，直到达到所需的挠度，即可。