CN108956283A - 一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具及试验方法 - Google Patents

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李彦斌
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Abstract

本发明提供了一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具及试验方法，包括分别固定试件两端并上下对称布置的两个结构相同的夹具；位于上部的夹具包括夹具体及固定于夹具体顶面中央向上延伸的连接杆，夹具体的底面具有前后贯通的样品槽，样品槽的两侧分别设有螺孔，试件伸入样品槽中、前后分别用与样品槽形状适配的垫块填充、表面分别通过螺孔安装固定片将试件夹置于样品槽中进行固定。本发明通过夹具上的连接杆与试验机连接，并设置一个前后贯通的样品槽，通过装配尺寸一致的填充垫块、配套的固定片对试件和夹具体进行固定，保证试验机施加的拉力与夹具的中轴线重合，防止产生偏心弯矩，对试验结果造成不利影响。适用于各种易加工、易切削的材料进行拉伸加卸载、疲劳试验，适用性非常广泛。

Description

一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具及试验方法
技术领域
本发明涉及一种试验夹具，具体涉及一种动态拉伸试验夹具及其试验方法。
背景技术
拉伸加卸载、疲劳测试是获得各类材料相关力学参数的重要方法。在进行此类试验时，常采用销钉或螺栓连接结构与试验机的连接杆相连，将待测试件放入夹具体的凹槽内的方法来使用拉伸、疲劳试验机进行试验。如专利文献CN106483019A中公开的板状试件拉伸夹具，虽然此夹具通过销钉与拉力试验机连接杆连接，可以保证在试验刚开始的阶段试验机施加的拉力、夹具以及测试件的中轴线重合，但是无法保证夹具体在加载过程中始终与待测试件的稳固连接，可能在试验时出现待测试件偏离对称中心面的问题，进而产生偏心矩，对试验结果产生极大误差，影响相关结论的分析。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具及其试验方法，对各种相对易加工、易切削的试件进行拉伸加卸载、疲劳试验，有效解决了待测试件偏离对称中心面的问题，保证试件可以居中加载。
技术方案：本发明提供了一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，包括分别固定试件两端并上下对称布置的两个结构相同的夹具；位于上部的所述夹具包括夹具体及固定于夹具体顶面中央向上延伸的连接杆，所述夹具体的底面具有前后贯通的样品槽，样品槽的两侧分别设有螺孔，所述试件伸入样品槽中、前后分别用与样品槽形状适配的垫块填充、表面分别通过螺孔安装固定片将试件夹置于样品槽中进行固定。
进一步，两个垫块的厚度相同，使试件位于样品槽的中轴位置。
进一步，所述样品槽的宽度比试件端部伸入部分的宽度大0.5mm。
进一步，位于上部的所述夹具的样品槽截面轮廓为顶部两侧圆弧形过渡并逐渐向下收窄，圆弧的曲率半径与试件的圆弧曲率半径一致。
进一步，所述夹具体的边缘均做倒角处理。
进一步，所述固定片与夹具体及垫块的接触面进行滚花处理。
一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具的试验方法，包括以下步骤：
(1)将两个夹具的连接杆分别与拉伸试验机或疲劳试验机的两端进行连接；
(2)调整试验机夹头高度，将试件的上端置于位于上部的夹具体的样品槽中；
(3)试件端头前后两面均用垫块填充于样品槽中，在夹具体的前后表面贴合固定片将垫块固定于样品槽中，并用螺栓同时穿过固定片和夹具体上的螺孔拧紧，使试验机、夹具和试件对中；
(4)把试件放入加热炉中，重复步骤(2)(3)固定位于下部的夹具体与试件；
(5)待加热炉温度升高到预定温度并稳定后，对试件进行试验。
有益效果：本发明通过夹具上的连接杆与试验机连接，并设置一个前后贯通的样品槽，通过装配尺寸一致的填充垫块、配套的固定片对试件和夹具体进行固定，保证试验机施加的拉力与夹具的中轴线重合，防止产生偏心弯矩，对试验结果造成不利影响，此外，亦可以根据不同试件厚度的不同，调整垫块厚度，只需保证两个垫块的厚度和试件厚度之和与样品槽匹配即可，满足了不同厚度试件的试验需求，具有灵活性，适用于各种易加工、易切削的材料进行拉伸加卸载、疲劳试验，应用非常广泛。因此，本发明对于力学性能非各向同性的复合材料，可在其任意方向切削取样，既可以使用在拉伸加卸载试验中，亦可用于疲劳试验中，实现了一种夹具多种用途，有效地节省了成本。此外，装卸方便，有效地缩短了试验前期准备工作的时间。
附图说明
图1为本发明试验夹具的正视图；
图2为本发明试验夹具的侧面剖视图；
图3为上部夹具的结构示意图；
图4为垫块的结构示意图；
图5为待测试件的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，如图1、2所示，包括分别固定试件7两端并上下对称布置的两个结构相同的夹具，本实施例以上部夹具为例进行结构说明。
上部的夹具包括夹具体9及固定于夹具体9顶面中央向上延伸的连接杆2，如图3所示，夹具体9配套有两个固定片6，连接杆2的上部设有固定试验机的销钉通孔1。夹具体9的边缘均做倒角处理，以避免应力集中。夹具体9的底面具有供试件7从下方向上伸入的样品槽3，样品槽3前后贯通。样品槽3的宽度比试件7端部伸入部分的宽度大0.5mm，以保证试件7可以置入其中。样品槽3的截面轮廓为顶部两侧圆弧形过渡并逐渐向下收窄，圆弧的曲率半径与试件7的圆弧曲率半径一致，保证试件7在拉伸过程中与夹具体9紧密结合。为了防止试件7在样品槽3内晃动，样品槽3前后面的两侧对称设有螺孔5，试件7伸入样品槽3中、前后分别用与样品槽3形状适配的垫块8夹置并填充、垫块8前后与夹具体9平齐的表面分别通过螺栓4同时穿过固定片6和夹具体9上的螺孔5，将试件7夹置于样品槽3中进行固定，前后两个垫块8的厚度相同，该厚度根据试件7的厚度确认，使试件7被固定在样品槽3的中轴位置，既保证了试件 7与夹具体9的紧密连接，又使得试件7在进行试验时，试件7的轴线与夹具体9的中轴线及试验机施加的外力重合。垫块8如图4所示，固定片6与夹具体9及垫块8的接触面进行滚花处理，可增大与夹具体9接触的摩擦力，使试件7在动态拉伸时更加稳固。
夹具体9及相应的填充垫块8、螺栓4、固定片6皆采用耐高温不锈钢材，根据夹具材料的选用，可以确定试验的适用温度，若采用含有硫的易切削不锈钢(中国牌号0Cr23Ni13)，试验温度条件为25℃～1000℃。
利用上述试验夹具对C/SiC材料进行高温条件下(800℃)拉伸加卸载试验，包括以下步骤：
(1)利用预制体成型技术加工出如图5所示的待测试件7，调试试验机程序，设置相关参数，将上部夹具的连接杆2与拉伸试验机进行连接；
(2)调整试验机夹头高度，使试件7的上端置于位于上部的夹具体9的样品槽3 中；
(3)试件7端头前后两面均用垫块8填充于样品槽3中，在夹具体9的前后表面贴合固定片6将垫块8固定于样品槽3中，并用螺栓4同时穿过固定片6和夹具体9上的螺孔5拧紧，使试验机、夹具和试件7对中；
(4)把试件7放入加热炉中，重复步骤(2)(3)固定位于下部的夹具体9与试件 7，使得试件7保持垂直状态；
(5)设定好拉伸参数，待加热炉温度升高到800℃并稳定后，对试件7进行拉伸试验；记录试验结果，获得相应的试验数据。
进行疲劳试验的方法与上述步骤相同，只需将拉伸试验机替换为疲劳试验机即可。

Claims (7)

1.一种沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：包括分别固定试件两端并上下对称布置的两个结构相同的夹具；位于上部的所述夹具包括夹具体及固定于夹具体顶面中央向上延伸的连接杆，所述夹具体的底面具有前后贯通的样品槽，样品槽的两侧分别设有螺孔，所述试件伸入样品槽中、前后分别用与样品槽形状适配的垫块填充、表面分别通过螺孔安装固定片将试件夹置于样品槽中进行固定。
2.根据权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：两个垫块的厚度相同，使试件位于样品槽的中轴位置。
3.根据权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：所述样品槽的宽度比试件端部伸入部分的宽度大0.5mm。
4.根据权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：位于上部的所述夹具的样品槽截面轮廓为顶部两侧圆弧形过渡并逐渐向下收窄，圆弧的曲率半径与试件的圆弧曲率半径一致。
5.根据权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：所述夹具体的边缘均做倒角处理。
6.根据权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具，其特征在于：所述固定片与夹具体及垫块的接触面进行滚花处理。
7.一种如权利要求1所述的沉头片状试件的动态拉伸试验夹具的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将两个夹具的连接杆分别与拉伸试验机或疲劳试验机的两端进行连接；
(2)调整试验机夹头高度，将试件的上端置于位于上部的夹具体的样品槽中；
(3)试件端头前后两面均用垫块填充于样品槽中，在夹具体的前后表面贴合固定片将垫块固定于样品槽中，并用螺栓同时穿过固定片和夹具体上的螺孔拧紧，使试验机、夹具和试件对中；
(4)把试件放入加热炉中，重复步骤(2)(3)固定位于下部的夹具体与试件；
(5)待加热炉温度升高到预定温度并稳定后，对试件进行试验。
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