CN109406277A - 一种落锤式动态双轴拉伸测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，特点是包括底盘、锤头和四组分别用于一一对应地夹持试件上的四条拉伸臂的夹持装置，夹持装置两两相对设置，且夹持装置与底盘之间设置有沿试件拉伸臂的长度方向移动的滑动装置，锤头位于试件的正上方，锤头下端的四个面为斜面且与试件的四条拉伸臂一一对应的相正对；优点是本装置通过锤头驱动四组夹持装置同时移动，对试件的四端同时加载，实现了试件的动态机械式双轴拉伸，其结构紧凑、简单，且成本低；而改变试件上两个相邻的拉伸臂之间的夹角以及相应的两组夹持装置之间的位置，以及改变锤头下端面的倾斜角度，可实现对试件不同双轴拉伸角度和不同拉伸位移比的加载，其加载灵活多变。
Description
技术领域
本发明涉及材料力学性能测试装置，尤其涉及一种落锤式动态双轴拉伸测试装置。
背景技术
拉伸是在实验或者生产的条件下对材料或试样的平面上受到的拉力而产生伸长的过程，以获得所需的实验参数和产品。一般根据需要分为单轴、双轴和多轴拉伸，双轴拉伸是近年来新兴的研究材料的塑形方法—主要是通过互相垂直的两个方向施加一定比例的力关系。由于十字型试件的双轴拉伸试验能够全面直观的反应材料在受双轴拉伸载荷下的力学性能，具有较强的实用性，因此，采用十字型试件的双轴拉伸试验研究已成为双轴拉伸试验研究的主要形式。
目前，用于双轴拉伸的设备主要有以下几种：（1）、通过八面体的装置，上下两点提供加载载荷，驱动上下各四根斜杠驱动中间的十字型试件进行双向拉伸，其装置较为复杂，且加载的载荷时刻发生变化，影响测试结果的准确性；（2）、通过电机加载拉伸两个方向，十字型试件的拉伸臂与丝杠形成蜗杆机构，由伺服电机驱动，该装置对加工精度要求很高，适用于准静态检测；（3）、通过液压缸加载，四个液压缸驱动十字型试件的拉伸臂运动，该装置虽然可以任意调节加载拉伸的载荷比例和加载速度，但是其对设备的同步性要求高，需要昂贵的电子设备协调运行，导致装置的成本及复杂性大大增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于动态机械式拉伸，且结构简单、紧凑、成本低的落锤式动态双轴拉伸测试装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，包括底盘、锤头和四组分别用于一一对应地夹持试件上的四条拉伸臂的夹持装置，所述的夹持装置两两相对设置，且所述的夹持装置与所述的底盘之间设置有沿试件拉伸臂的长度方向移动的滑动装置，所述的锤头位于试件的正上方，所述的锤头下端的四个面为斜面且与试件的四条拉伸臂一一对应的相正对。
进一步地，所述的夹持装置包括滑块、定位片和圆柱形的夹具，所述的滑块的上端内侧铰接有滚轮，所述的滑块内设置有水平的夹具安装孔，所述的夹具设置在所述的夹具安装孔内且与所述的夹具安装孔之间具有间隙，所述的夹具安装孔的内端的中心处设置有水平的定位槽，所述的定位槽与所述的夹具安装孔相连通，所述的夹具的内端设置有水平的开槽，所述的定位片插入所述的开槽和所述的定位槽中，使得四组夹持装置中的夹具上的开槽位于同一水平面上，所述的夹具的内端设置有竖直的第一定位孔，所述的第一定位孔贯穿所述的开槽，试件的拉伸臂插入所述的开槽中，所述的拉伸臂上设置有第二定位孔，所述的第二定位孔与所述的第一定位孔相正对，定位销穿过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔，使得所述的拉伸臂与所述的夹具相固定，所述的夹具安装孔的外端设置有同轴的通孔，所述的通孔内设置有固定螺栓，所述的固定螺栓与所述的夹具的外端螺接固定，所述的夹具的外表面粘贴有应变片。
进一步地，所述的第一定位孔的上部为光孔、下部为螺纹孔，所述的定位销的下部设置有与螺纹孔相配合的外螺纹。
进一步地，所述的滑动装置包括滑轨，所述的滑轨固定在所述的底盘上，所述的滑块与所述的滑轨水平滑动配合，所述的滑轨的外端固定设置有挡块，所述的滑轨上套设有减震块，所述的减震块位于所述的滑块的外侧；当试件被拉断时，减震块用于吸能减震，保护了整个测试装置的安全，延长了装置的使用寿命。
进一步地，所述的滑块上螺接有定位螺钉，当所述的定位螺钉与所述的滑轨相抵时，所述的滑块与所述的滑轨相对固定，当其中一组夹持装置与其相对应的试件的拉伸臂固定时，将该夹持装置中的定位螺钉与滑轨相抵，使滑块与滑轨相对固定，方便了其余夹持装置与试件的拉伸臂的固定，同时也方便四组夹持装置与锤头的位置对中。
进一步地，所述的滑块上固定设置有位移传感器，试件的下表面涂有散斑，试件的下方设置有镜子，所述的镜子与所述的底盘呈45度倾斜固定，所述的底盘上固定设置有高速相机，所述的高速相机与所述的镜子相正对；通过数字散斑图像技术、位移传感器和应变片可获得精确的测试数据，几组实验数据互相校正，使得双轴拉伸测试数据准确可靠。
进一步地，所述的滚轮上套设有橡胶圈，其可吸能减震，延长滚轮和滑块的使用寿命。
进一步地，试件的拉伸臂的上表面和下表面分别一体设置有沿其长度方向延伸的凸筋，使得试件的拉伸变形均匀，可满足角度可变、加载比可变的动态力的加载。
与现有技术相比，本发明的优点是本装置通过锤头驱动四组夹持装置同时移动，对试件的四端同时加载，实现了试件的动态机械式双轴拉伸，其结构紧凑、简单，且成本低；而改变试件上两个相邻的拉伸臂之间的夹角以及相应的两组夹持装置之间的位置，以及改变锤头下端面的倾斜角度，可实现对试件不同双轴拉伸角度和不同拉伸位移比的加载，其加载灵活多变；此外，只采用两组相对设置的夹持装置对试件进行拉伸，可实现试件的动态单轴拉伸，其通用性较好。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的夹具与试件的配合示意图；
图3为本发明的夹持装置与滑动装置的配合示意图；
图4为图3的局部剖视图；
图5为本发明的试件的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，包括底盘1、锤头2和四组分别用于一一对应地夹持试件3上的四条拉伸臂31的夹持装置A，夹持装置A两两相对设置，且夹持装置A与底盘1之间设置有沿试件3的拉伸臂31的长度方向移动的滑动装置，夹持装置A包括滑块4、定位片5和圆柱形的夹具6，滑块4的上端内侧铰接有滚轮41，滚轮41上套设有橡胶圈（图中未标出），滑块4内设置有水平的夹具安装孔42，夹具6设置在夹具安装孔42内且与夹具安装孔42之间具有间隙，夹具安装孔42的内端的中心处设置有水平的定位槽43，定位槽43与夹具安装孔42相连通，夹具6的内端设置有水平的开槽61，定位片5插入开槽61和定位槽43中，使得四组夹持装置A中的夹具6上的开槽61位于同一水平面上，夹具6的内端设置有竖直的第一定位孔62，第一定位孔62贯穿开槽61，第一定位孔62的上部为光孔、下部为螺纹孔，试件3的拉伸臂31插入开槽61中，拉伸臂31上设置有第二定位孔32，第二定位孔32与第一定位孔62相正对，定位销63的下部设置有与螺纹孔相配合的外螺纹，定位销63穿过第一定位孔62和第二定位孔32，且定位销63的下部与第一定位孔62的下部螺纹连接，使得拉伸臂31与夹具6相固定，夹具安装孔42的外端设置有同轴的通孔（图中未标出），通孔内设置有固定螺栓44，固定螺栓44与夹具6的外端螺接固定，夹具6的外表面粘贴有应变片（图中未显示）；
滑动装置包括滑轨7，滑轨7固定在底盘1上，滑块4与滑轨7水平滑动配合，滑轨7的外端固定设置有挡块71，滑轨7上套设有减震块72，减震块72位于滑块4的外侧，滑块4上螺接有定位螺钉45，当定位螺钉45与滑轨7相抵时，滑块4与滑轨7相对固定，滑块4上固定设置有位移传感器（图中未显示），试件3的下表面涂有散斑，试件3的下方设置有镜子8，镜子8与底盘1呈45度倾斜固定，底盘1上固定设置有高速相机9，高速相机9与镜子8相正对，锤头2位于试件3的正上方，锤头2下端的四个面为斜面21且与试件3的四条拉伸臂31一一对应的相正对。
上述实施例中，试件3为十字型试件，试件3的拉伸臂31的上表面和下表面分别一体设置有沿其长度方向延伸的凸筋33；此外，还可取具有不同相邻拉伸臂31夹角的试件3，并改变相应的夹持装置A之间的位置，也可改变锤头2下端面的倾斜角度，以实现对试件3不同双轴拉伸角度和不同拉伸位移比的加载。
上述实施例中，试件3的固定过程为：在夹具6外表面的中部位置粘贴好应变片，将夹具6装入滑块4的夹具安装孔42中，然后将定位片5插入夹具6的开槽61以及滑块4的定位槽43中，并用固定螺栓44将夹具6固定在滑块4中，依次将四组夹持装置A中的夹具6固定在其对应的滑块4中，此时，在定位片5的作用下，四个夹具6上的开槽61位于同一水平面上，然后分别取出四组夹持装置A中的定位片5，再依次将夹具6的开槽61与试件3的拉伸臂31插接，然后用定位销63将拉伸臂31与夹具6固定，镜子8呈45度倾斜固定在底盘1上并位于试件3的下方，并在底盘1上固定高速相机9，高速相机9与镜子8相正对，然后驱动锤头2下移，锤头2的下端面同时与四组夹持装置A中的滑块4上的滚轮41触碰，同时驱动滑块4各自沿着拉伸臂31的长度方向移动，实现对试件3的双轴拉伸。而由于试件3的下表面涂有散斑，利用数字散斑技术，光线通过镜子8发射到高速相机9，使高速相机9获取试件3的拉伸图像，与位移传感器、应变片获得的测试数据互相校正，使得双轴拉伸测试数据准确可靠。
Claims (8)
1.一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于包括底盘、锤头和四组分别用于一一对应地夹持试件上的四条拉伸臂的夹持装置，所述的夹持装置两两相对设置，且所述的夹持装置与所述的底盘之间设置有沿试件拉伸臂的长度方向移动的滑动装置，所述的锤头位于试件的正上方，所述的锤头下端的四个面为斜面且与试件的四条拉伸臂一一对应的相正对。
2.如权利要求1所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的夹持装置包括滑块、定位片和圆柱形的夹具，所述的滑块的上端内侧铰接有滚轮，所述的滑块内设置有水平的夹具安装孔，所述的夹具设置在所述的夹具安装孔内且与所述的夹具安装孔之间具有间隙，所述的夹具安装孔的内端的中心处设置有水平的定位槽，所述的定位槽与所述的夹具安装孔相连通，所述的夹具的内端设置有水平的开槽，所述的定位片插入所述的开槽和所述的定位槽中，使得四组夹持装置中的夹具上的开槽位于同一水平面上，所述的夹具的内端设置有竖直的第一定位孔，所述的第一定位孔贯穿所述的开槽，试件的拉伸臂插入所述的开槽中，所述的拉伸臂上设置有第二定位孔，所述的第二定位孔与所述的第一定位孔相正对，定位销穿过所述的第一定位孔和所述的第二定位孔，使得所述的拉伸臂与所述的夹具相固定，所述的夹具安装孔的外端设置有同轴的通孔，所述的通孔内设置有固定螺栓，所述的固定螺栓与所述的夹具的外端螺接固定，所述的夹具的外表面粘贴有应变片。
3.如权利要求2所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的第一定位孔的上部为光孔、下部为螺纹孔，所述的定位销的下部设置有与螺纹孔相配合的外螺纹。
4.如权利要求2所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的滑动装置包括滑轨，所述的滑轨固定在所述的底盘上，所述的滑块与所述的滑轨水平滑动配合，所述的滑轨的外端固定设置有挡块，所述的滑轨上套设有减震块，所述的减震块位于所述的滑块的外侧。
5.如权利要求4所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的滑块上螺接有定位螺钉，当所述的定位螺钉与所述的滑轨相抵时，所述的滑块与所述的滑轨相对固定。
6.如权利要求2所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的滑块上固定设置有位移传感器，试件的下表面涂有散斑，试件的下方设置有镜子，所述的镜子与所述的底盘呈45度倾斜固定，所述的底盘上固定设置有高速相机，所述的高速相机与所述的镜子相正对。
7.如权利要求2所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：所述的滚轮上套设有橡胶圈。
8.如权利要求1所述的一种落锤式动态双轴拉伸测试装置，其特征在于：试件的拉伸臂的上表面和下表面分别一体设置有沿其长度方向延伸的凸筋。
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