CN107727489B - 一种金属薄板压缩的夹持固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种金属薄板压缩的夹持固定装置，该装置通过底座对夹持块及试样进行定位及固定，夹持块与试样接触面上加工有竖直的梯形凹槽，试样宽度中心处的标距长度在夹持块中间通槽中可见，夹持块对角位置处设置有导向杆使两夹持块对齐，将八个全螺纹六角螺钉穿入第一夹持块，从第二夹持块穿出，在螺钉尾端安装垫片及螺母，对夹持块施加均匀对称的压力，保证试样不发生失稳，将四个半螺纹六角螺钉穿入底座上四个凸台，插装在夹持块中间两侧的盲孔中拧紧，通过夹持块对试样进行二次夹紧，提供有效支撑，避免试样发生屈曲破坏。本夹具基于金属材料压缩试验标准要求进行设计，方便易操作，可进行符合标准的多种厚度多种金属薄板材料压缩试验。
Description
技术领域
本发明是一种金属薄板压缩的夹持固定装置，属于测试技术领域。
背景技术
金属薄板压缩是材料静力性能的重要试验方法，获取金属薄板的压缩屈服强度及压缩弹性模量对选材及设计有重要意义。由于金属薄板进行压缩试验时，试样在承受压缩轴向载荷时，沿侧向会产生很大的弯曲应力造成试样屈曲，试验失效。因此，国内金属薄板压缩试验开展的很少，符合标准要求的试验更少。
目前，就金属薄板压缩的夹持固定装置，国外主要提出以下几种类型：Pack方法；2、单试块法；3、N.B.S固体夹持块法；4、ARMCO固体夹持块法。其中，Pack方法通过使用前后三列销钉固定试样，装置复杂且需要在试验机头上固定多孔板，装置加工及试验操作都不方便；单试块法、N.B.S固体夹持块法及ARMCO固体夹持块法都通过对试样前后两面整个截面夹紧试样，无法采集试验过程中应力-应变数据，且整截面接触会产生很大的摩擦力，影响试验结果。申请公布号为CN 106353181 A的中国专利公开了一种薄板压缩的非对称夹持装置与试验方法，该装置包括导向轮、第一、二滑块、第一、二夹持板，回程弹簧、中心弹簧、弹簧支架等。该装置通过弹簧施加侧向压力，能根据薄板厚度变化自动调整，再通过与夹持块外两个螺钉固定试样，可进行薄板拉-压试样，但薄板在压缩过程中，承受的弯曲应力是巨大的，仅通过弹簧及两个螺钉很难保证试样不发生屈曲，且试样两个截面与夹板全面接触，会产生很大的摩擦力。因此，发明一种金属薄板压缩的夹持固定装置对于工程应用及试验测试有很大意义。
发明内容
本发明正是针对上述现有装置存在的不足而设计提供了一种金属薄板压缩的夹持固定装置，其目的是提出一种符合标准要求的金属薄板压缩的夹持固定装置，可进行符合标准的多种厚度多种金属薄板材料压缩试验，制造成本低，装夹方便，试验准确度高。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种金属薄板压缩的夹持固定装置包括一个正方形或长方形的底座(9)，底座(9)四周边框(10)的中间加工有一个长方形的凹坑(11)，在底座(9)相对的两个边框(10)上各设置有两个凸台(12)，该两个边框(10)与长方形的凹坑(11)的长边同向，凸台(12)的上部加工有垂直于该两个边框的通孔(13)，在凹坑(11)的底部中间设置有隔离放置在凹坑(11)内的两个夹持块的定位块(14)；
该装置还包括两个长方体形状的夹持块，分别为第一夹持块(1)、第二夹持块(2)，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)放置在底座(9)的凹坑(11)内，位于定位块(14)的两侧，夹持块的长边与凹坑(11)的长边同向，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)外侧面的盲孔(15)与穿过凸台(12)上通孔(13)的半螺纹六角螺钉(4)连接，将第一夹持块(1)、第二夹持块(2)与凸台(12)固定连接，该连接位置是在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)外侧面中间的两侧，在该连接位置的四周用全螺纹的六角螺钉(3)固定连接第一夹持块(1)、第二夹持块(2)；
试样(8)夹持在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)内侧的中间处，试样(8)高出第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的顶端，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)内侧的中间处沿竖直方向加工有利于试样(8)垂直滑动的梯形凹槽(7)，在第一夹持块(1)的中间位置处加工有一通槽(6)便于非接触设备测试光线进入，另外，在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的对角处设置有贯通两者的导向杆(5)。
梯形凹槽(7)宽度小于试样(8)的宽度。
试样(8)高出第一夹持块(1)、第二夹持块(2)顶端的高度为试样(8)高度的5％。
通槽(6)的长度大于标距长度，宽度小于3mm。
本发明装置具有以下特点:
1、由于金属薄板试样(8)承受压缩载荷时产生巨大的弯曲应力，本发明在通过第一夹持块(1)、第二夹持块(2)对试样(8)约束的同时，使用底座(9)的边框(10)上的凸台(12)对第一夹持块(1)、第二夹持块(2)进行紧固，实现对试样(8)的二次约束，避免试样屈曲导致的试验失效；
2、两个夹持块的内侧与试样(8)接触部分加工有竖直连续的梯形凹槽(7)，有效降低了试样(8)表面摩擦，符合ASTM标准要求,在国内尚属首次；
3、试样(8)标距段数据采集位置对应的第一夹持块(1)处开通槽(6)，实现数据采集且保证试验过程中标距处不受摩擦；
4、底座(9)中部凹坑(11)底部的两个定位块(14)，能够实现对第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的定位，另外，在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的对角处设置有贯通两者的导向杆(5)，对夹持块起到导向作用；
5、利用该装置可进行符合标准的多种厚度多种金属薄板材料压缩试验。
本发明装置所提供金属薄板压缩的夹持固定装置及利用该装置进行金属薄板压缩试验的方法，可进行符合标准的多种厚度多种金属薄板材料压缩试验，具有装夹方便，制作成本低，试验准确度高的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图2为本发明的第一夹持块的结构示意图
图3为本发明的第二夹持块的结构示意图
图4为本发明的底座的结构示意图
图5为本发明的导向杆的结构示意图
图6为本发明的全螺纹的六角螺钉的结构示意图
图7为本发明的半螺纹的六角螺钉的结构示意图
图中标号说明：1为第一夹持块、2为第二夹持块、3为全螺纹六角螺钉、4为半螺纹六角螺钉、5为导向杆、6为通槽、7为梯形凹槽、8为试样、9为底座、10为边框、11为凹坑、12为凸台、13为通孔、14为定位块、15为盲孔。
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明装置作进一步地详述：
参见附图1～7所示，该种金属薄板压缩的夹持固定装置包括一个正方形或长方形的底座9，底座9四周边框10的中间加工有一个长方形的凹坑11，在底座9相对的两个边框10上各设置有两个凸台12，该两个边框10与长方形的凹坑11的长边同向，凸台12的上部加工有垂直于该两个边框的通孔13，在凹坑11的底部中间设置有隔离放置在凹坑11内的两个夹持块的定位块14；
该装置还包括两个长方体形状的夹持块，分别为第一夹持块1、第二夹持块2，第一夹持块1、第二夹持块2放置在底座9的凹坑11内，位于定位块14的两侧，夹持块的长边与凹坑11的长边同向，第一夹持块1、第二夹持块2外侧面的盲孔15与穿过凸台12上通孔13的半螺纹六角螺钉4连接，将第一夹持块1、第二夹持块2与凸台12固定连接，该连接位置是在第一夹持块1、第二夹持块2外侧面中间的两侧，在该连接位置的四周用全螺纹的六角螺钉3固定连接第一夹持块1、第二夹持块2；
试样8夹持在第一夹持块1、第二夹持块2内侧的中间处，试样8高出第一夹持块1、第二夹持块2的顶端，试样8高出第一夹持块1、第二夹持块2顶端的高度为试样8高度的5％，试样8底部与夹持块1、2底部平齐，试样8高出的高度可测得金属压缩试验要求的屈服强度及弹性模量，第一夹持块1、第二夹持块2内侧的中间处沿竖直方向加工有利于试样8垂直滑动的梯形凹槽7，梯形凹槽7宽度小于试样8的宽度，在第一夹持块1的中间位置处加工有一通槽6便于非接触设备测试光线进入，通槽6的长度大于标距长度，宽度小于3mm，另外，在第一夹持块1、第二夹持块2的对角处设置有贯通两者的导向杆5。
所述的底座9置于试验机工作台面上，将第一夹持块1、第二夹持块2放置在底座9的凹坑11内，位于定位块14的两侧，将薄板的试样8表面涂润滑剂后夹持在第一夹持块1、第二夹持块2内侧的中间处，试样8两面分别接触在第一夹持块1、第二夹持块2内侧的中间处沿竖直方向加工的梯形凹槽7上，以减小试样8与夹持块1、2的接触面积，降低表面摩擦，将两根导向杆5分别从第一夹持块1的两个对角位置孔中插入第二夹持块2中，依次固定连接半螺纹六角螺钉4和全螺纹的六角螺钉3。
采用本发明装置进行实验的方法的步骤为：
S1将试样8安装在该装置上；
S2将试验机压头的中心对准试样8；
S3调整非接触设备的光源，使其通过夹持块1的通槽6对准试样8标距位置，确定数据采集范围；
S4开机，对试样8施加载荷，采集材料变形量，获取弹性模量及压缩屈服强度。
与现有装置相比，本发明装置通过双重约束有效避免试样屈曲，连续梯形凹槽设计降低试样整个表面摩擦力，试样标距数据采集处不引入摩擦力，可实现符合标准要求的多种厚度多种金属薄板材料的压缩测试。该装置制造成本低，装夹方便，试验准确度高。
Claims (4)
1.一种金属薄板压缩的夹持固定装置，其特征在于：该装置包括一个正方形或长方形的底座(9)，底座(9)四周边框(10)的中间加工有一个长方形的凹坑(11)，在底座(9)相对的两个边框(10)上各设置有两个凸台(12)，该两个边框(10)与长方形的凹坑(11)的长边同向，凸台(12)的上部加工有垂直于该两个边框的通孔(13)，在凹坑(11)的底部中间设置有隔离放置在凹坑(11)内的两个夹持块的定位块(14)；
该装置还包括两个长方体形状的夹持块，分别为第一夹持块(1)、第二夹持块(2)，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)放置在底座(9)的凹坑(11)内，位于定位块(14)的两侧，夹持块的长边与凹坑(11)的长边同向，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)外侧面的盲孔(15)与穿过凸台(12)上通孔(13)的半螺纹六角螺钉(4)连接，将第一夹持块(1)、第二夹持块(2)与凸台(12)固定连接，该连接位置是在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)外侧面中间的两侧，在该连接位置的四周用全螺纹的六角螺钉(3)固定连接第一夹持块(1)、第二夹持块(2)；
试样(8)夹持在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)内侧的中间处，试样(8)高出第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的顶端，第一夹持块(1)、第二夹持块(2)内侧的中间处沿竖直方向加工有利于试样(8)垂直滑动的梯形凹槽(7)，在第一夹持块(1)的中间位置处加工有一通槽(6)便于非接触设备测试光线进入，另外，在第一夹持块(1)、第二夹持块(2)的对角处设置有贯通两者的导向杆(5)。
2.根据权利要求1所述的金属薄板压缩的夹持固定装置，其特征在于：梯形凹槽(7)宽度小于试样(8)的宽度。
3.根据权利要求1所述的金属薄板压缩的夹持固定装置，其特征在于：试样(8)高出第一夹持块(1)、第二夹持块(2)顶端的高度为试样(8)高度的5％。
4.根据权利要求1所述的金属薄板压缩的夹持固定装置，其特征在于：通槽(6)的长度大于标距长度，宽度小于3mm。
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