CN108225901A - 用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置 - Google Patents

用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，包括前套体、后套体、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，本发明通过前套体、后套体、L型夹块实现对不同尺寸断裂韧性试样在多维度上的固定，解决了在检测过程中试样移动错位、因放置不当而产生的测量误差等问题，通过测量尺、定位标尺，实现了在断裂韧性试样厚向不同位置处裂纹长度的准确测量，适用性强，检测效率较高。

Description

用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置
技术领域
本发明属于一种断裂韧性试样断口检测用装置，具体涉及用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置。
背景技术
机械设备的安全性评定有赖于断裂力学的发展。掌握结构材料裂纹的开裂、扩展条件对设备的可靠性计算有着重要的意义。准确测定材料的断裂韧性是开展机械设备的结构设计及损伤容限评估的先决条件。虽然《GB/T 21143-2007金属材料准静态韧度的统一试验方法》中推荐了两种不同类型的断裂韧性试样(分别为紧凑拉伸试样和三点弯曲试样)，但是在相应的KQ、JQ计算公式中，断口裂纹长度均为计算试样断裂韧性的重要参量。
目前测量裂纹长度的方法很多，如利用游标卡尺的直接测量法及大景深金相显微镜(或扫描电镜)图像测量法等。但是由于缺少专门的固定夹具，在使用游标卡尺或显微镜的检测过程中，试样的摆放不当可能引入测量误差，这样就无法保证裂纹长度的准确性。在测量的过程中，游标卡尺的卡爪与断口直接接触，很容易破坏试样的断口形貌。试样断口本身在不同厚度位置处没有明显标示，游标卡尺或显微镜在选择不同厚度位置进行测量时无法准确定位，容易产生测量误差。CN 101782527A公开的《全自动断口图像分析仪》虽然可以快速且准确地完成断口裂纹长度的测量，但是该分析仪操作复杂，成本较高，不利于在日常检测工作中的推广应用。
因此，迫切需要一种新的技术方案来解决断裂韧性试样裂纹长度的检测问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，包括前套体、后套体、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，所述试样夹持结构包括L型夹块、夹块限位螺钉、夹块限位螺母和夹块压紧螺钉，所述标尺结构包括横向标尺、横向定位块、竖向标尺和竖向滑块；
所述前套体、后套体之间通过套体连接螺钉、套体连接螺母连接；
在所述前套体、后套体上分别设置有前移动槽和后移动槽，夹块限位螺钉穿过前移动槽、L型夹块的通孔、后移动槽与夹块限位螺母相连接固定，夹块压紧螺钉穿过设置于前套体一侧的螺孔且末端与L型夹块相接触；
在所述前套体、后套体的上端面设置有横向标尺，在横向标尺上设置有可沿横向标尺滑动的横向定位块，在横向标尺的两侧设置有竖向标尺，横向标尺的两端分别连接有竖向滑块，竖向滑块嵌入于设置于前套体、后套体上端面并与之匹配的梯形槽内，且可在梯形槽内沿竖直方向滑动。
在上述技术方案中，所述前套体为倒U形状，后套体为矩形状。
在上述技术方案中，所述套体连接螺钉穿过设置于的前套体、后套体两侧的前定位通孔、后定位通孔并与套体连接螺母连接。
在上述技术方案中，所述前移动槽的数量为2，后移动槽的数量为2，二者为平行设置，位置分别对应L型夹块上的2个通孔，以使L型夹块在前移动槽、后移动槽的长度范围内滑动。
在上述技术方案中，所述横向标尺表面形成等距的刻度线，刻度线不少于5条。
在上述技术方案中，所述竖向标尺通过胶接的方式安装在前套体两侧的凹槽内。
在上述技术方案中，所述横向定位块套接于横向标尺上，在横向定位块的中螺孔内设置有横向定位块固定螺钉，用于在读数时将横向定位块的位置固定。
在上述技术方案中，所述竖向滑块的下部形成有梯形块，在梯形块上沿垂直方向上形成有第一螺孔和第二螺孔，标尺固定螺钉穿过横向标尺两侧的通孔旋入第一螺孔内，竖向滑块锁紧螺钉旋入第二螺孔内，用于在通过竖向标尺读数时固定竖向滑块的位置。
在上述技术方案中，所述横向定位块的下部形成与L型夹块前端斜面配合的角型突起，以使当横向定位块测量到L型夹块前端的位置时避免横向定位块自身的体积遮挡裂纹。
在上述技术方案中，在所述横向标尺左侧设置有突起块，突起块的右侧立面作为刻度线零点，即测量的起点。
用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置的使用方法，按照下列步骤进行：
步骤一、将待测断裂韧性试样放入前套体、后套体之间，调节套体连接螺钉锁紧固定；
步骤二、通过旋入夹块压紧螺钉，推动L型夹块，将待测断裂韧性试样推至前套体一侧；
步骤三、沿竖向标尺调节移动竖向滑块，调节横向定位块对齐断口裂纹前缘，结合横向标尺的刻度，读出裂纹长度。
本发明的优点和有益效果为：
本发明通过前套体、后套体、L型夹块实现对不同尺寸断裂韧性试样在多维度上的固定，解决了在检测过程中试样移动错位、因放置不当而产生的测量误差等问题，通过测量尺、定位标尺，实现了在断裂韧性试样厚向不同位置处裂纹长度的准确测量，适用性强，检测效率较高。
附图说明
图1是本发明的整体结构立体示意图；
图2是本发明夹持紧凑拉伸(CT)试样的俯视图；
图3是图2中沿A-A截面的剖视图；
图4是本发明夹持三点弯曲试样的俯视图；
图5是图4中沿B-B截面的剖视图；
图6是本发明中前套体的结构示意图；
图7是本发明中后套体的结构示意图；
图8是本发明中L型夹块的结构示意图；
图9是本发明中横向定位块的结构示意图；
图10是本发明中竖向滑块的结构示意图；
其中：
前后套体：010、前套体；011、前移动槽；012、梯形槽；013、凹槽；014、螺孔；015、前定位通孔；020、后套体；021、后移动槽；022、后定位通孔；140、套体连接螺钉；150、套体连接螺母
试样夹持结构：030、L型夹块；031、通孔；032、斜面；040、夹块限位螺钉；050、夹块限位螺母；130、夹块压紧螺钉；
标尺结构：060、竖向标尺；070、横向标尺；080、横向定位块；081、中螺孔；082、角型突起；090、竖向滑块；091、第一螺孔；092、梯形块；093、第二螺孔；100、标尺固定螺钉；110、竖向滑块锁紧螺钉；120、横向定位块固定螺钉；
试样：160、断裂试样。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，包括前套体010、后套体020、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，所述试样夹持结构包括L型夹块030、夹块限位螺钉040、夹块限位螺母050和夹块压紧螺钉130，所述标尺结构包括横向标尺070、横向定位块080、竖向标尺060和竖向滑块090；
所述前套体、后套体之间通过套体连接螺钉140、套体连接螺母150连接；
所述前套体为倒U形状，后套体为矩形状。
实施例2
用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，包括前套体010、后套体020、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，所述试样夹持结构包括L型夹块030、夹块限位螺钉040、夹块限位螺母050和夹块压紧螺钉130，所述标尺结构包括横向标尺070、横向定位块080、竖向标尺060和竖向滑块090；
在所述前套体、后套体上分别设置有前移动槽011和后移动槽021，夹块限位螺钉穿过前移动槽、L型夹块的通孔031、后移动槽与夹块限位螺母相连接固定，夹块压紧螺钉穿过设置于前套体一侧的螺孔014且末端与L型夹块相接触；
所述套体连接螺钉穿过设置于的前套体、后套体两侧的前定位通孔015、后定位通孔022并与套体连接螺母连接。
所述前移动槽的数量为2，后移动槽的数量为2，二者为平行设置，位置分别对应L型夹块上的2个通孔，以使L型夹块在前移动槽、后移动槽的长度范围内滑动。
实施例3
用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，包括前套体010、后套体020、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，所述试样夹持结构包括L型夹块030、夹块限位螺钉040、夹块限位螺母050和夹块压紧螺钉130，所述标尺结构包括横向标尺070、横向定位块080、竖向标尺060和竖向滑块090；
在所述前套体、后套体的上端面设置有横向标尺，在横向标尺上设置有可沿横向标尺滑动的横向定位块，在横向标尺的两侧设置有竖向标尺，横向标尺的两端分别连接有竖向滑块，竖向滑块嵌入于设置于前套体、后套体上端面并与之匹配的梯形槽012内，且可在梯形槽内沿竖直方向滑动。
所述横向标尺表面形成等距的刻度线，刻度线为10条。
所述竖向标尺通过胶接的方式安装在前套体两侧的凹槽013内。
所述横向定位块套接于横向标尺上，在横向定位块的中螺孔081内设置有横向定位块固定螺钉120，用于在读数时将横向定位块的位置固定。
所述竖向滑块的下部形成有梯形块092，在梯形块上沿垂直方向上形成有第一螺孔091和第二螺孔093，标尺固定螺钉100穿过横向标尺两侧的通孔旋入第一螺孔内，竖向滑块锁紧螺钉110旋入第二螺孔内，用于在通过竖向标尺读数时固定竖向滑块的位置。
所述横向定位块的下部形成与L型夹块前端斜面032配合的角型突起082，以使当横向定位块测量到L型夹块前端的位置时避免横向定位块自身的体积遮挡裂纹。
所述前套体与螺孔相对一侧的内沿为测量的起点，即与横向标尺的刻度线零点相对齐。
实施例4
本发明测量紧凑拉伸试样断口裂纹长度的工作过程如下：
把紧凑拉伸试样断口放置在前套体010、后套体020之间，调节套体连接螺钉140，夹紧紧凑拉伸试样；旋入夹块压紧螺钉130，带动L型夹块030，向左压紧紧凑拉伸试样。
旋入标尺固定螺钉100，对横向标尺070进行固定；移动竖向滑块090，到达竖向标尺060表面刻度线的位置后，调节竖向滑块锁紧螺钉110将竖向滑块090的位置固定；左右移动横向定位块080使角型突起082尖端指向紧凑拉伸试样断口裂纹前缘，锁紧横向定位块固定螺钉120固定横向定位块080的位置，结合横向标尺070的刻度，读出裂纹长度。
实施例5
本发明测量三点弯曲试样断口裂纹长度的工作过程如下：
把三点弯曲试样断口放置在前套体010、后套体020之间，调节套体连接螺钉140，夹紧三点弯曲试样；旋入夹块压紧螺钉130，带动L型夹块030，向左压紧三点弯曲试样。
旋入标尺固定螺钉100，对横向标尺070进行固定；移动竖向滑块090，到达竖向标尺060表面刻度线的位置后，调节竖向滑块锁紧螺钉110将竖向滑块090的位置固定；左右移动横向定位块080使角型突起082尖端指向三点弯曲试样断口裂纹前缘，锁紧横向定位块固定螺钉120固定横向定位块080的位置，结合横向标尺070的刻度，读出裂纹长度。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：包括前套体、后套体、用于从侧面固定试样的试样夹持结构和用于测量裂纹长度的标尺结构，所述试样夹持结构包括L型夹块、夹块限位螺钉、夹块限位螺母和夹块压紧螺钉，所述标尺结构包括横向标尺、横向定位块、竖向标尺和竖向滑块；
所述前套体、后套体之间通过套体连接螺钉、套体连接螺母连接；
在所述前套体、后套体上分别设置有前移动槽和后移动槽，夹块限位螺钉穿过前移动槽、L型夹块的通孔、后移动槽与夹块限位螺母相连接固定，夹块压紧螺钉穿过设置于前套体一侧的螺孔且末端与L型夹块相接触；
在所述前套体、后套体的上端面设置有横向标尺，在横向标尺上设置有可沿横向标尺滑动的横向定位块，在横向标尺的两侧设置有竖向标尺，横向标尺的两端分别连接有竖向滑块，竖向滑块嵌入于设置于前套体、后套体上端面并与之匹配的梯形槽内，且可在梯形槽内沿竖直方向滑动。
2.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述前套体为倒U形状，后套体为矩形状。
3.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述套体连接螺钉穿过设置于的前套体、后套体两侧的前定位通孔、后定位通孔并与套体连接螺母连接。
4.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述前移动槽的数量为2，后移动槽的数量为2，二者为平行设置，位置分别对应L型夹块上的2个通孔，以使L型夹块在前移动槽、后移动槽的长度范围内滑动。
5.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述横向标尺表面形成等距的刻度线，刻度线不少于5条。
6.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述竖向标尺通过胶接的方式安装在前套体两侧的凹槽内。
7.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述横向定位块套接于横向标尺上，在横向定位块的中螺孔内设置有横向定位块固定螺钉，用于在读数时将横向定位块的位置固定。
8.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述竖向滑块的下部形成有梯形块，在梯形块上沿垂直方向上形成有第一螺孔和第二螺孔，标尺固定螺钉穿过横向标尺两侧的通孔旋入第一螺孔内，竖向滑块锁紧螺钉旋入第二螺孔内，用于在通过竖向标尺读数时固定竖向滑块的位置。
9.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：所述横向定位块的下部形成与L型夹块前端斜面配合的角型突起，以使当横向定位块测量到L型夹块前端的位置时避免横向定位块自身的体积遮挡裂纹。
10.根据权利要求1所述的用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置，其特征在于：在所述横向标尺左侧设置有突起块，突起块的右侧立面作为刻度线零点。
11.用于测量断裂韧性试样裂纹长度的装置的使用方法，其特征在于：
步骤一、将待测断裂韧性试样放入前套体、后套体之间，调节套体连接螺钉锁紧固定；
步骤二、通过旋入夹块压紧螺钉，推动L型夹块，将待测断裂韧性试样推至前套体一侧；
步骤三、沿竖向标尺调节移动竖向滑块，调节横向定位块对齐断口裂纹前缘，结合横向标尺的刻度，读出裂纹长度。
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