CN109269883A - 一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，包括两两相对设置的夹持装置；夹持装置包括导向单元、夹持单元及驱动单元；导向单元包括导向座和导向座后端的基座；导向座朝向夹具中心的一侧设有滑道，在导向座上部对应滑道设有与滑道相通的滑槽；夹持单元包括夹臂，所述夹臂的安装部一端滑动的安装在滑道内，其伸出滑道的夹持部一端设有夹持盖板；安装部上设有一端穿出所述滑槽的驱动杆；驱动单元包括相互铰接的长连杆、以及处于长连杆内侧的相互铰接的短连杆。本发明创造能满足多种大变形材料的尺寸需求，适用性广，试样在试验过程中受力均匀，便于计算应变，并且，可以装载在多种试验机上，通用性好。
Description
技术领域
本发明创造属于低周双轴试验设备技术领域，尤其是涉及一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具。
背景技术
近些年来，随着现代工业设计中高速轻质的要求，越来越多的大变形复合材料和薄膜材料在各个领域中得到了广泛的应用，而在应用的同时，对这些大变形材料的力学性能研究已经成了各国科学家都非常关注的热点问题。材料力学性能是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能，是确定各种工程设计参数的主要依据。而材料的应力应变曲线则能完整地反映出材料的力学性能。但用传统的方法都很难测定大变形材料的应变值，更不能绘制材料的应力应变曲线。传统测量材料应变值的方法有两种，一个是用应变片和引伸计测量，但这种方法只能测量变形极小的材料的应变值，不能测量大变形材料。另一种是用光学视频引伸计的方法测量，但这种方法成本昂贵，且试样变形的范围不能大于光学视频引伸计镜头的视野，从而一定程度上限制了大变形材料试验方案的设置。因此，研制一种能满足大变形材料的力学性能研究的装置迫在眉睫。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提出一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，包括两两相对设置的夹持装置；所述夹持装置包括导向单元、导向单元上并排滑动设置的数组夹持单元、以及驱动各夹持单元移动的驱动单元；
所述导向单元包括导向座和导向座后端的基座；所述导向座朝向夹具中心的一侧设有滑道，在导向座上部对应滑道设有与滑道相通的滑槽，该滑槽与滑道长度方向一致；
所述夹持单元包括夹臂，所述夹臂的安装部一端滑动的安装在滑道内，其伸出滑道的夹持部一端设有夹持盖板；所述安装部上设有一端穿出所述滑槽的驱动杆；
所述驱动单元包括相互铰接的长连杆、以及处于长连杆内侧的相互铰接的短连杆；所述基座上设有垂直于滑道的导向槽，在导向槽内滑动安装有短连杆铰轴和长连杆铰轴，其中短连杆铰轴处于靠近夹具中心的一侧；
所述长连杆一端铰接于长连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆；所述短连杆一端铰接于短连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆。
进一步，两所述短连杆内侧还设有中部连杆，该中部连杆一端安装在基座上，另一端通过一驱动杆连接有一夹臂。
进一步，处于X轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部均呈一字型。
进一步，所述夹持部上端面开设有凹槽，该夹持部上的夹持盖板通过螺钉固定在该凹槽内。
进一步，处于Y轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部呈L型。
进一步，所述夹持部包括竖直的长臂体和水平的短臂体，在短臂体上通过螺钉安装所述夹持盖板。
进一步，所述滑道的两侧壁上均设有限位槽；所述安装部上对应限位槽位置，设有与限位槽相匹配的滑动件，该滑动件轮廓突出于安装部主体。
进一步，所述长连杆与短连杆长度之比为2：1。
进一步，两所述长连杆以及两短连杆均以导向槽为中心对称设置。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明创造通过合理的结构设计，能满足多种大变形材料的尺寸需求，适用性广，试样在试验过程中受力均匀，便于计算应变，有效解决了大变形材料测量应变值的问题。且可以装载在多种试验机上，通用性好。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造中各夹臂处在初使夹持位置时的结构示意图；
图2为本发明创造中各夹臂随试样受力变形自适应调整的结构示意图；
图3为本发明创造中各夹臂自适应调整到极限位置时的结构示意图；
图4为本发明创造中处于Y轴方向的夹持装置的结构示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明创造中处于Y轴方向的夹持装置的立体结构示意图；
图7为本发明创造中处于Y轴方向的夹持装置基座一端的示意图；
图8为本发明创造中处于X轴方向的夹持装置的结构示意图；
图9为图8的俯视图；
图10为本发明创造中处于X轴方向的夹持装置的立体结构示意图；
图11为本发明创造中处于X轴方向的夹持装置导向座一端的示意图。
附图标记说明：
1-夹持装置；2-导向单元；3-夹持单元；4-驱动单元；5-导向座；6-基座；7-滑道；8-滑槽；9-夹臂；10-安装部；11-夹持部；12-夹持盖板；13-驱动杆；14-长连杆；15-短连杆；16-导向槽；17-短连杆铰轴；18-长连杆铰轴；19-中部连杆；20-限位槽；21-滑动件；22-长臂体；23-短臂体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，如图1至11所示，包括两两相对设置的夹持装置1；所述夹持装置包括导向单元2、导向单元上并排滑动设置的数组夹持单元3、以及驱动各夹持单元移动的驱动单元4；
所述导向单元包括导向座5和导向座后端的基座6；所述导向座朝向夹具中心的一侧设有滑道7，在导向座上部对应滑道设有与滑道相通的滑槽8，该滑槽与滑道长度方向一致；
所述夹持单元包括夹臂9，所述夹臂的安装部10一端滑动的安装在滑道内，其伸出滑道的夹持部11一端设有夹持盖板12；所述安装部上设有一端穿出所述滑槽的驱动杆13；
所述驱动单元包括相互铰接的长连杆14、以及处于长连杆内侧的相互铰接的短连杆15；所述基座上设有垂直于滑道的导向槽16，在导向槽内滑动安装有短连杆铰轴17和长连杆铰轴18，其中短连杆铰轴处于靠近夹具中心的一侧；
所述长连杆一端铰接于长连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆；所述短连杆一端铰接于短连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆。
两所述短连杆内侧还设有中部连杆19，该中部连杆一端安装在基座上，另一端通过一驱动杆连接有一夹臂。
上述滑道的两侧壁上均设有限位槽20；所述安装部上对应限位槽位置，设有与限位槽相匹配的滑动件21，该滑动件轮廓突出于安装部主体。
在一个可选的实施例中，滑动件可以采用滑轮(滑轮安装在夹臂安装部上)，当然，滑动件也可以采用凸起式结构，只要能够实现与滑道的精确定位，保证顺畅滑动即可。
通常，各所述夹臂的安装部高度均相同，即，夹持盖板与相应安装部用于安装试样的安装位置高度相同，保证了夹具的初始夹持位置更靠近，减小了试样体积，使得面内双轴拉伸用宽度自适应夹具的测量形变范围增大。
具体的，处于X轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部均呈一字型。通常，X轴方向上夹臂的夹持部上端面开设有凹槽，该夹持部上的夹持盖板通过螺钉固定在该凹槽内。而处于Y轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部呈L型。通常，Y轴方向上夹臂的夹持部包括竖直的长臂体22、以及长臂体下端水平的短臂体23，在短臂体上通过螺钉安装所述夹持盖板。
需要说明的是，5个夹持壁初始夹持位置相距的距离相等，长连杆和短连杆长度为2比1的关系，加之两所述长连杆以及两短连杆均以导向槽为中心对称设置，这些都保证了试样受力后变形均匀。
借助本发明创造提供的夹具，能测量出大变形材料的应变值，绘制材料的应力应变曲线，从而研究材料的力学性能。当进行大变形材料低周双轴试验时，先将各个夹持装置(包括处在X轴方向的两个夹持装置以及处在Y轴方向的两个夹持装置)分别固定在双轴试验机上，再将试样放在夹臂的安装部上，拧紧安装部上的夹持盖板后，即可进行试验。
如图5所示，即为夹具初始夹持位置的结构示意图。当试验过程中，试样受力产生形变，夹持臂也会通过滑动件在滑道内的滑动调整，来跟随试样的变形方向进行相应的运动，实现了自适应调整。当夹臂跟随试样的变形方向进行运动时，长连杆和短连杆也会通过相应夹臂的驱动杆的带动，其各自与驱动杆连接的一端会在滑槽内进行移动，进而带动导向槽内的长连杆铰轴、短连杆铰轴也进行相应的运动。
由于试样变形均匀，所以直接用试验机的位移变化量除以初始的位移量就能准确得出应变值，即
(ε：应变ΔL：变化的长度L：初始长度)
再通过试验机的载荷算出应力值，即
(σ：应力FN：试样所受的载荷力A：截面积)
需要指出的是，由于整套运动装置无干涉，自适应调整顺畅自如，因此，能准确测定大变形材料的应变值，方便绘制材料的应力应变曲线，进而完整地反映出材料的力学性能。
本发明创造通过合理的结构设计，能满足多种大变形材料的尺寸需求，适用性广，试样在试验过程中受力均匀，便于计算应变，有效解决了大变形材料测量应变值的问题。且可以装载在多种试验机上，通用性好。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：包括两两相对设置的夹持装置；所述夹持装置包括导向单元、导向单元上并排滑动设置的数组夹持单元、以及驱动各夹持单元移动的驱动单元；
所述导向单元包括导向座和导向座后端的基座；所述导向座朝向夹具中心的一侧设有滑道，在导向座上部对应滑道设有与滑道相通的滑槽，该滑槽与滑道长度方向一致；
所述夹持单元包括夹臂，所述夹臂的安装部一端滑动的安装在滑道内，其伸出滑道的夹持部一端设有夹持盖板；所述安装部上设有一端穿出所述滑槽的驱动杆；
所述驱动单元包括相互铰接的长连杆、以及处于长连杆内侧的相互铰接的短连杆；所述基座上设有垂直于滑道的导向槽，在导向槽内滑动安装有短连杆铰轴和长连杆铰轴，其中短连杆铰轴处于靠近夹具中心的一侧；
所述长连杆一端铰接于长连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆；所述短连杆一端铰接于短连杆铰轴，另一端铰接于所对应夹臂的驱动杆。
2.根据权利要求1所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：两所述短连杆内侧还设有中部连杆，该中部连杆一端安装在基座上，另一端通过一驱动杆连接有一夹臂。
3.根据权利要求1所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：处于X轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部均呈一字型。
4.根据权利要求3所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：所述夹持部上端面开设有凹槽，该夹持部上的夹持盖板通过螺钉固定在该凹槽内。
5.根据权利要求1或3所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：处于Y轴方向上相对设置的两所述夹持装置，其夹臂的夹持部呈L型。
6.根据权利要求5所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：所述夹持部包括竖直的长臂体和水平的短臂体，在短臂体上通过螺钉安装所述夹持盖板。
7.根据权利要求1所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：所述滑道的两侧壁上均设有限位槽；所述安装部上对应限位槽位置，设有与限位槽相匹配的滑动件，该滑动件轮廓突出于安装部主体。
8.根据权利要求1所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：所述长连杆与短连杆长度之比为2：1。
9.根据权利要求1所述的一种面内双轴拉伸用宽度自适应夹具，其特征在于：两所述长连杆以及两短连杆均以导向槽为中心对称设置。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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