CN109187173B - 一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水凝胶拉伸实验设备领域，公开了一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具，包括紧固件、支撑板、两张上夹板和两张下夹板，所述支撑板具有支撑凸台，两张下夹板安装于支撑板，并位于支撑凸台的两侧，所述支撑凸台的上端面与两张下夹板的上端面齐平，两张下夹板的上端面均安装有垫片，两张上夹板安装于垫片的上端面，所述紧固件包括上紧固件和下紧固件，所述上紧固件安装于两张上夹板拼接处的上端面，所述下紧固件安装于两张下夹板拼接处的下端面。本发明还公开了一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具的使用方法。其有益效果为：通过上、下夹板配合避免万能拉力试验机的夹头将水凝胶标准拉伸件压溃、剪断，从而保证试验数据的准确性。

Description

一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及水凝胶拉伸实验设备领域，具体涉及一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具及其使用方法。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是一种高吸水高保水材料，广泛用于医药，生物，工程等领域。一般测试材料的力学性能时常常用到万能拉力试验机对材料的标准件进行拉伸试验。而水凝胶本身的材质柔软易脆，在进行拉伸试验测试其力学性能时，传统的直接装夹在万能拉力试验机的方法不能很好的装夹水凝胶标准拉伸件，在操作过程中很容易造成拉伸件的破坏。常见的破坏形式主要有两种，一种是夹头夹紧力可能会过大而导致水凝胶拉伸件在夹紧过程中会被压溃，另一种情况是夹头边缘过于锋利导致在夹紧水凝胶的过程中会产生剪切力从而将拉伸件剪断。因此有必要设计出一种辅助夹具来帮助水凝胶标准拉伸件避免在装夹过程中所产生的破坏。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种安装方便，避免破坏水凝胶拉伸标准件的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，本发明的另一目的在于提供了一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具的使用方法。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具，包括紧固件、支撑板、两张上夹板和两张下夹板，所述支撑板具有支撑凸台，两张所述下夹板安装于支撑板，并位于支撑凸台的两侧，所述支撑凸台的上端面与两张下夹板的上端面齐平，两张所述下夹板的上端面均安装有垫片，两张所述上夹板安装于垫片的上端面，所述紧固件包括上紧固件和下紧固件，所述上紧固件安装于两张上夹板拼接处的上端面，所述下紧固件安装于两张下夹板拼接处的下端面。

进一步地，所述垫片开有与水凝胶标准拉伸件的形状相匹配的开口，所述垫片的厚度与水凝胶标准拉伸件的厚度相等。

进一步地，所述下夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面的边缘处开有圆角，所述上夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面的边缘处开有圆角。

进一步地，所述下夹板具有第一拼接端、插接柱和第一定位柱，所述插接柱的中部贯穿下夹板，且所述插接柱的下端对称设置于支撑凸台的两侧，所述插接柱的上端与上夹板连接，所述第一定位柱位于下夹板的下端面，且所述第一定位柱对称设置于第一拼接端的两侧，所述下紧固件安装于第一定位柱至第一拼接端之间。

进一步地，所述下紧固件包括第一导磁体和第一磁性体，所述第一导磁体安装于第一定位柱至第一拼接端之间，两张下夹板的第一导磁体相对接，所述第一磁性体与相对接的两块第一导磁体连接。

进一步地，所述第一拼接端开有第一凹形槽，所述插接柱对称设置于第一凹形槽的两侧，所述第一定位柱对称设置于第一凹形槽的两侧，两张下夹板的第一凹形槽对接形成安装孔，所述支撑凸台插接于安装孔。

进一步地，所述第一凹形槽的上端边缘处开有圆角。

进一步地，所述上夹板具有第二拼接端、插接孔和第二定位柱，所述插接孔与插接柱对应设置，且所述插接柱的上端插接于插接孔，所述第二定位柱位于上夹板的上端面，且所述第二定位柱对称设置于第二拼接端的两侧，所述上紧固件安装于第二定位柱至第二拼接端之间。

进一步地，所述上紧固件包括第二导磁体和第二磁性体，所述第二导磁体安装于第二定位柱至第二拼接端之间，两张上夹板的第二导磁体相对接，所述第二磁性体与相对接的两块第二导磁体连接。

进一步地，所述第二拼接端开有第二凹形槽，所述插接孔对称设置于第二凹形槽的两侧，所述第二定位柱对称设置于第二凹形槽的两侧。

进一步地，所述第二凹形槽的下端边缘处开有圆角。

一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具的使用方法，包括如下步骤：

S1、将支撑板放置于一平面上，将两张下夹板安装于支撑板，两张下夹板的第一拼接端相连接以形成安装孔，支撑板上的支撑凸台位于安装孔中，将第一磁性体与两块相对接的第一导磁体连接，从而将两张下夹板连为一体；

S2、将水凝胶标准拉伸件沿下夹板的长度方向置于垫片的开口中，并将两张上夹板与下夹板配合安装，将第二磁性体与两块相对接的第二导磁体连接，从而将上、下夹板和水凝胶标准拉伸件固定成一个装配整体；

S3、将支撑板取走，将固定好的装配整体安装于万能拉力试验机后，将第一磁性体和第二磁性体取下，开始拉伸试验。

本发明的发明原理为：利用上、下四张夹板来进行辅助装夹，上夹板和下夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面均开有圆角(第一凹形槽的上端边缘处开有圆角，第二凹形槽的下端边缘处开有圆角)，可以避免在夹紧过程中因夹板的边缘过于锋利而使水凝胶标准拉伸件被剪切力剪断，影响试验结果。下夹板的上端面贴有一块垫片(硅胶垫片)，垫片开有与水凝胶标准拉伸件尺寸相匹配的开口，垫片的厚度与水凝胶标准拉伸件的厚度相同，水凝胶标准拉伸件放置于对接的两张垫片的开口中，在万能拉力试验机夹紧、拉伸的过程中，由于硅胶垫片自身的弹性支撑，可以避免夹紧力过大导致水凝胶标准拉伸件被压溃。以上的设计很好的解决了背景技术中所提到的试验中水凝胶被破坏的两种形式。上、下夹板彼此之间通过插接柱和插接孔相互配合，而且在固定时舍弃了一般的螺纹紧固方式，选用磁性体之间的磁力来提供固定所用的夹紧力，操作简洁，并且在装配整体安装在万能拉力试验机后也十分方便取下磁性体进行拉伸试验，提升效率。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

1、本发明设计合理、结构简单，通过上、下四块夹板对水凝胶标准拉伸件进行夹装，万能拉力试验机的上、下夹头夹持上、下夹板从而代替夹持水凝胶标准拉伸件的两端，在下夹板的上端面粘有垫片，水凝胶标准拉伸件与垫片的开口一致，将其放置于相对接的两张垫片的开口中，且垫片的厚度与水凝胶标准拉伸件的厚度相同，避免了万能拉力试验机的夹头在夹紧过程中将水凝胶标准拉伸件压溃。

2、本发明中在上、下夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面的边缘处都开有圆角，即在第一凹形槽的上端边缘处和第二凹形槽的下端边缘处均开有圆角，避免了上、下夹板边缘过于锋利从而将水凝胶标准拉伸件剪断。

3、本发明中利用设置在下夹板上的插接柱和上夹板上的插接孔将上、下夹板连接，并利用磁铁块之间的磁力来提供固定上、下夹板所用的夹紧力，操作简洁，而且当装配整体安装在万能拉力试验机上后，也十分方便取下磁铁块进行拉伸试验，从而提升试验效率。

附图说明

图1是本发明的水凝胶拉伸试验的辅助夹具的结构示意图；

图2是本发明的水凝胶拉伸试验的辅助夹具装配后的结构示意图；

图3是本发明中水凝胶标准拉伸件的结构示意图；

图4是本发明中支撑板的结构示意图；

图5是本发明的水凝胶拉伸试验的辅助夹具安装于万能拉力试验机的结构示意图；

图6是图5的左视图；

图7是利用本发明的水凝胶拉伸试验的辅助夹具进行拉伸试验的结构示意图；

图8是图7的右视图；

图中，1为上夹板；2为下夹板；3为支撑板；4为支撑凸台；5为第一拼接端；6为插接柱；7为第一定位柱；8为第二拼接端；9为插接孔；10为第二定位柱；11为第一导磁体；12为第一磁性体；13为第二导磁体；14为第二磁性体；15为垫片；16为水凝胶标准拉伸件；17为夹头；18为第一凹形槽；19为第二凹形槽；20为开口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1-图8所示的一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具，包括紧固件、支撑板3、两张上夹板1和两张下夹板2，所述支撑板3上具有支撑凸台4，两张所述下夹板2安装于支撑板3，并位于支撑凸台4的两侧，所述支撑凸台4的上端面与两张下夹板2的上端面齐平，两张所述下夹板2的上端面均安装有垫片15，两张所述上夹板1安装于垫片15的上端面，所述紧固件包括上紧固件和下紧固件，所述上紧固件安装于两张上夹板1拼接处的上端面，所述下紧固件安装于两张下夹板2拼接处的下端面。将水凝胶标准拉伸件16放置在两张垫片15的开口中，整体装配好后在万能拉力试验机上进行水凝胶拉伸试验；垫片15为硅胶垫片，硅胶垫片粘贴于下夹板2的上端面，用于承接水凝胶标准拉伸件16，防止水凝胶标准拉伸件16与下夹板2的上端面直接接触造成损坏，影响测试结果。

所述垫片15开有与水凝胶标准拉伸件16的形状相匹配的开口20，所述垫片15的厚度与水凝胶标准拉伸件16的厚度相等。试验时，两张下夹板对接后，将水凝胶标准拉伸件16放置于相对接的两张垫片15的开口中，避免了万能拉力试验机的夹头在夹紧过程中将水凝胶标准拉伸件压溃。

所述下夹板2与水凝胶标准拉伸件16的接触面的边缘处开有圆角，所述上夹板1与水凝胶标准拉伸件16的接触面的边缘处开有圆角。上夹板1和下夹板2与水凝胶标准拉伸件16的接触面的边缘处均开有圆角，是为了防止上、下夹板边缘处过于锋利从而将水凝胶标准拉伸件剪断。

所述下夹板2具有第一拼接端5、插接柱6和第一定位柱7，所述插接柱6的中部贯穿下夹板2，且所述插接柱6的下端对称设置于支撑凸台4的两侧，所述插接柱6的上端与上夹板1连接，所述第一定位柱7位于下夹板2的下端面，且所述第一定位柱7对称设置于第一拼接端5的两侧，所述下紧固件安装于第一定位柱7至第一拼接端5之间。通过下紧固件将两张下夹板2连接成一个整体；支撑板3的支撑凸台4插入安装孔中，插接柱6的下端位于支撑凸台4的两侧，用于支撑凸台4的定位，使支撑凸台4的上表面与下夹板2的上表面处于同一平面上，当水凝胶标准拉伸件16放置于下夹板2的上端面时，水凝胶标准拉伸件16不会从安装孔中掉落，从而保证水凝胶标准拉伸件16的初始形态，确保试验的准确性。

所述下紧固件包括第一导磁体11和第一磁性体12，所述第一导磁体11安装于第一定位柱7至第一拼接端5之间，两张下夹板2拼接后，相对接的两块第一导磁体11与第一磁性体12连接。第一导磁体11固定安装于下夹板2的下端面，并且位于第一定位柱7至第一拼接端5之间，即：每块下夹板2均安装两块第一导磁体11。当两张下夹板2拼接后，相对应的两块第一导磁体11相对接，第一磁性体12与相对接的两块第一导磁体11连接。通过第一磁性体12对两块第一导磁体11的吸引，将两张下夹板2连接成一个整体。

所述第一拼接端5开有第一凹形槽18，所述插接柱6对称设置于第一凹形槽18的两侧，所述第一定位柱7对称设置于第一凹形槽18的两侧，两张下夹板2的第一凹形槽18对接形成安装孔，所述支撑凸台4插接于安装孔。支撑凸台4的上表面与下夹板2的上表面处于同一平面上，当水凝胶标准拉伸件16放置于下夹板2的上端面时，水凝胶标准拉伸件16不会从安装孔中掉落，所述第一凹形槽18的上端边缘处开有圆角。避免在夹紧过程中因夹板的边缘过于锋利而使水凝胶标准拉伸件16被剪切力剪断。

所述上夹板1具有第二拼接端8、插接孔9和第二定位柱10，所述插接孔9与插接柱6对应设置，且所述插接柱6的上端插接于插接孔9，所述第二定位柱10位于上夹板1的上端面，且所述第二定位柱10对称设置于第二拼接端8的两侧，所述上紧固件安装于第二定位柱10至第二拼接端8之间。将两张上夹板1拼接后安装于两张下夹板2的上端面，其中下夹板2中插接柱6的上端插入插接孔9中，将上夹板1与下夹板2合为一体。通过插接柱6、插接孔9、第一定位柱7、第二定位柱10、下紧固件和上紧固件之间的配合，将上夹板1和下夹板2组成一个装配整体，用于水凝胶拉伸试验。

所述上紧固件包括第二导磁体13和第二磁性体14，所述第二导磁体13安装于第二定位柱10至第二拼接端8之间，两张上夹板1拼接后，相对接的两块第二导磁体13与第二磁性体14连接。第二导磁体13固定安装于上夹板1的上端面，并且位于第二定位柱10至第二拼接端8之间，即：每块上夹板1均安装两块第二导磁体13。当两张上夹板1拼接后，相对应的两块第二导磁体13相对接，第二磁性体14与相对接的两块第二导磁体13连接。通过第二磁性体14对两块第二导磁体13的吸引，将两张上夹板1连接成一个整体。

所述第二拼接端8开有第二凹形槽19，所述插接孔9对称设置于第二凹形槽19的两侧，所述第二定位柱10对称设置于第二凹形槽19的两侧，所述第二凹形槽19的下端边缘处开有圆角。设置第二凹形槽19方便试验时观察水凝胶标准拉伸件16的拉伸情况，第二凹形槽19的下端边缘处开有圆角，避免在夹紧过程中因夹板的边缘过于锋利而使水凝胶标准拉伸件16被剪切力剪断。

一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具的使用方法，包括如下步骤：

S1、将支撑板3放置于一平面上，将两张下夹板2安装于支撑板3，两张下夹板2的第一拼接端5相连接以形成安装孔，支撑板3上的支撑凸台4位于安装孔中，将第一磁性体12与两块相对接的第一导磁体11连接，从而将两张下夹板2连为一体；

S2、将水凝胶标准拉伸件16沿下夹板2的长度方向置于两张垫片15的开口20中，并将两张上夹板1与下夹板2配合安装，将第二磁性体14与两块相对接的第二导磁体13连接，从而将上、下夹板和水凝胶标准拉伸件16固定成一个装配整体；

S3、将支撑板3取走，将固定好的装配整体安装于万能拉力试验机后，将第一磁性体12和第二磁性体14取下，开始拉伸试验。

水凝胶标准拉伸件16放置于上夹板1和下夹板2组成的夹具中，将上夹板1和下夹板2与万能拉力试验机的两个夹头17连接，通过夹头17夹持上、下夹板来代替夹持水凝胶标准拉伸件16的两端，防止万能拉力试验机的夹头17夹紧力过大而导致水凝胶标准拉伸件16在夹紧过程中会被压溃的情况出现，确保了水凝胶拉伸试验中试验数据的准确性。

上述具体实施方式为本发明的优选实施例，并不能对本发明进行限定，其他的任何未背离本发明的技术方案而所做的改变或其它等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：包括紧固件、支撑板、两张上夹板和两张下夹板，所述支撑板具有支撑凸台，两张所述下夹板安装于支撑板，并位于支撑凸台的两侧，所述支撑凸台的上端面与两张下夹板的上端面齐平，两张所述下夹板的上端面均安装有垫片，两张所述上夹板安装于垫片的上端面，所述紧固件包括上紧固件和下紧固件，所述上紧固件安装于两张上夹板拼接处的上端面，所述下紧固件安装于两张下夹板拼接处的下端面；所述下夹板具有第一拼接端、插接柱和第一定位柱，所述插接柱的中部贯穿下夹板，且所述插接柱的下端对称设置于支撑凸台的两侧，所述插接柱的上端与上夹板连接，所述第一定位柱位于下夹板的下端面，且所述第一定位柱对称设置于第一拼接端的两侧，所述下紧固件安装于第一定位柱至第一拼接端之间；所述下紧固件包括第一导磁体和第一磁性体，所述第一导磁体安装于第一定位柱至第一拼接端之间，两张下夹板的第一导磁体相对接，所述第一磁性体与相对接的两块第一导磁体连接；所述第一拼接端开有第一凹形槽，所述插接柱对称设置于第一凹形槽的两侧，所述第一定位柱对称设置于第一凹形槽的两侧，两张下夹板的第一凹形槽对接形成安装孔，所述支撑凸台插接于安装孔，所述第一凹形槽的上端边缘处开有圆角。

2.根据权利要求1所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：所述垫片开有与水凝胶标准拉伸件的形状相匹配的开口，所述垫片的厚度与水凝胶标准拉伸件的厚度相等。

3.根据权利要求1所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：所述下夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面的边缘处开有圆角，所述上夹板与水凝胶标准拉伸件的接触面的边缘处开有圆角。

4.根据权利要求1所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：所述上夹板具有第二拼接端、插接孔和第二定位柱，所述插接孔与插接柱对应设置，且所述插接柱的上端插接于插接孔，所述第二定位柱位于上夹板的上端面，且所述第二定位柱对称设置于第二拼接端的两侧，所述上紧固件安装于第二定位柱至第二拼接端之间。

5.根据权利要求4所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：所述上紧固件包括第二导磁体和第二磁性体，所述第二导磁体安装于第二定位柱至第二拼接端之间，两张上夹板的第二导磁体相对接，所述第二磁性体与相对接的两块第二导磁体连接。

6.根据权利要求4所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具，其特征在于：所述第二拼接端开有第二凹形槽，所述插接孔对称设置于第二凹形槽的两侧，所述第二定位柱对称设置于第二凹形槽的两侧，所述第二凹形槽的下端边缘处开有圆角。

7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的水凝胶拉伸试验的辅助夹具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将支撑板放置于一平面上，将两张下夹板安装于支撑板，两张下夹板的第一拼接端相连接以形成安装孔，支撑板上的支撑凸台位于安装孔中，将第一磁性体与两块相对接的第一导磁体连接，从而将两张下夹板连为一体；

S2、将水凝胶标准拉伸件沿下夹板的长度方向置于垫片的开口中，并将两张上夹板与下夹板配合安装，将第二磁性体与两块相对接的第二导磁体连接，从而将上、下夹板和水凝胶标准拉伸件固定成一个装配整体；

S3、将支撑板取走，将固定好的装配整体安装于万能拉力试验机后，将第一磁性体和第二磁性体取下，开始拉伸试验。