CN110146239B - 一种弹性试验夹具及使用方法 - Google Patents

一种弹性试验夹具及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械技术领域，用于弹性体的试验加载技术，涉及一种弹性试验夹具及使用方法。该装置包括刚性夹持装置和弹性过渡夹具两部分；刚性夹持装置包括前端假件、左前卡板、右前卡板、左主肋卡板、右主肋卡板、四个定位销和连接螺栓；所述弹性过渡夹具包括底板、高板，矮板，刚性支座、垫板、调节螺栓、固定螺栓和槽钢。按照本试验夹具的使用方法，可以消除安装试验件给试验本身带来的安装应力，通过调节螺栓的位置变化可以改变试验件上应变片的应变变化，可以适用于不同型号试验件的试验，能更好的模拟试验件的使用状态。本发明具有良好的安装工艺性，使用简便，降低夹具的设计成本，制造成本，提高试验数据对科研产品的设计、定型的准确性。

Description

一种弹性试验夹具及使用方法
技术领域
本发明属于机械技术领域，用于弹性体的试验加载技术，涉及一种弹性试验夹具及使用方法。
背景技术
现有试验件是在刚性试验夹具上进行试验，但是随着经验的不断积累，我们发现试验夹具的夹持方式和试验夹具的性能指标直接影响到试验结果，例如试验夹具所用材料的性能，试验件与试验夹具连接的方式，试验夹具的预紧力都能直接影响试验件的寿命，试验件的夹持方式会影响到试验件受力的分布情况，极有可能使试验件的薄弱点应力集中，打破试验件本身的承载极限而出现不同情况的破坏，使试验作用弱化，造成试验数据的不准确，对试验本身也会有一个错误的结果，不但严重影响经济损失，甚至可能影响到产品设计的结果。为了能更好的模拟试验件的使用状态，最好的方法是找一件同样的产品作为连接件，但是这样试验的费用非常的高，付出的代价非常的的大。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提出一种弹性试验夹具及使用方法，用于结构强度、刚度试验弹性试验。
本发明的技术方案为：
一种弹性试验夹具，包括刚性夹持装置和弹性过渡夹具两部分；所述刚性夹持装置包括前端假件6、左前卡板7、右前卡板9、左主肋卡板8、右主肋卡板10、四个定位销和连接螺栓；所述弹性过渡夹具包括底板1、高板2，矮板3，刚性支座4、垫板5、调节螺栓16、固定螺栓和槽钢15；
所述刚性夹持装置安装在底板1上，所述左主肋卡板8和右主肋卡板10为夹持实验件的弧形肋板，通过定位销和连接螺栓连接在底板1上，左主肋卡板8和右主肋卡板10上设有衬套a13、衬套b14及多个安装孔，衬套a13和衬套b14与左主肋卡板8、右主肋卡板10过盈配合安装，为试验件上孔的配制起导向作用，具有高耐磨性；试验件与左主肋卡板8和右主肋卡板10螺栓连接，保证试验件上已有的工艺孔与两个主肋卡板的安装孔同轴，便于电钻钻制试验件一侧的孔；所述前端假件6模拟装配件，通过前端螺栓11和螺母固定在底板1上一侧；所述左前卡板7和右前卡板9安装在左主肋卡板8、右主肋卡板10与前端假件6之间，为紧固试验件的弧形肋板，通过螺栓固定在底板1上；
所述弹性过渡夹具用于调节刚性夹持装置的刚度系数，以适应不同的试验条件；所述底板1上设有多个椭圆孔，用于布置数据线及观察试验件内部结构状态，由于试验件安装完毕后处于封闭的状态，不利于中途对试验件的检查；所述高板2为弹性装置，连接于底板1下端，通过调节螺栓16与矮板3连接，通过调节螺栓16的位置变化调整上部刚性夹持装置的刚度系数布局，对分布不均的载荷进行调节；矮板3侧面设有刚性支座4，刚性支座4与矮板3通过固定螺栓连接，用于保证矮板3的刚度，及起到吊装的作用；与刚性支座4连接时，矮板3作为刚性结构使用，与刚性支座4不连接时，矮板3作为弹性结构使用，通过试验数据和理论设计调节本装置的刚度系数；高板2、矮板3、刚性支座4、调节螺栓16共同构成调节装置，通过调节螺栓16的上下移动调节刚度系数，以适应不同的试验条件；高板2、矮板3、刚性支座4的底端与垫板5连接，垫板5下面焊接槽钢15，提高局部强度，增加抗弯能力，并与地轨连接。
一种弹性试验夹具测量试验件刚度、强度的方法，包括以下步骤：
第一步，利用有限元分析软件计算出试验件使用状态下连接件的性能指数，以选择合理的刚度系数；三维绘图软件模拟试验件的安装，绘制试验件及夹具安装图；
第二步，划线；在现场选定试验空间，按照试验件及夹具安装图将弹性试验夹具通过地脚螺栓固定在指定的位置，将试验件的加载点固定；
第三步，将左主肋卡板8、右主肋卡板10通过定位销和连接螺栓连接在底板1上，将试验件安装在主肋卡板上，保证试验件上的已有的工艺孔与试验夹具的安装孔同轴，用电钻钻制试验件一侧的孔；具体为：通过螺栓将左主肋卡板8与试验件一侧的肋板连接，通过定位销连接在底板1上，将另一侧夹板紧靠在试验件上配钻，用螺栓固定好后，通过连接螺栓将右主肋卡板10与底板1的椭圆孔进行连接，椭圆孔用于调节右主肋卡板10的位置，这样的安装工序能够消除安装应力，用螺栓将卡板与弹性试验夹具底板连接；
第四步，上下移动调节螺栓16，调整刚性试验夹具的刚度系数，以适应不同的试验条件。
本发明的有益效果：
目前，本弹性试验夹具正在试验中使用，本试验夹具的材料按照试验件使用时的状态严格选用的近似材料，确保连接状态与使用情况接近。按照本试验夹具的使用方法，可以消除安装试验件给试验本身带来的安装应力，通过调节螺栓的位置变化可以改变试验件上应变片的应变变化，可以适用于不同型号试验件的试验，保证了原有试验件的夹持方式，与试验件的使用状态基本保持一致，能更好的模拟试验件的使用状态，进一步提高了试验的质量要求，减小了试验数值与真值之间的误差。
具有良好的安装工艺性，使用简便，降低夹具的设计成本，制造成本，提高试验数据对科研产品的设计、定型的准确性。
附图说明
图1为一种弹性试验夹具的结构示意图；
图2为一种弹性试验夹具的A-A剖视图；
图3为一种弹性试验夹具的俯视图；
图4为一种弹性试验夹具的拼装使用示意图；
图5为一种弹性试验夹具的前端假件的结构示意图；
图6为一种弹性试验夹具的底板的结构示意图；
图7(a)为一种弹性试验夹具的左主肋卡板的侧视图；
图7(b)为一种弹性试验夹具的左主肋卡板的俯视图；
图中：1底板；2高板；3矮板；4刚性支座；5垫板；6前端假件；7左前卡板；8左主肋卡板；9右前卡板；10右主肋卡板；11前端螺栓；13衬套a；14衬套b；15槽钢；16调节螺栓。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方案。
如图1所示，一种弹性试验夹具，包括刚性夹持装置和弹性过渡夹具两部分；所述刚性夹持装置包括前端假件6、左前卡板7、右前卡板9、左主肋卡板8、右主肋卡板10、四个定位销和连接螺栓；所述弹性过渡夹具包括底板1、高板2，矮板3，刚性支座4、垫板5、调节螺栓16、固定螺栓和槽钢15；
所述刚性夹持装置安装在底板1上，所述左主肋卡板8和右主肋卡板10为夹持实验件的弧形肋板，通过定位销和连接螺栓连接在底板1上，左主肋卡板8和右主肋卡板10上设有衬套a13、衬套b14及多个安装孔，衬套a13和衬套b14与左主肋卡板8、右主肋卡板10过盈配合安装，为试验件上孔的配制起导向作用，具有高耐磨性；试验件与左主肋卡板8和右主肋卡板10螺栓连接，保证试验件上已有的工艺孔与两个主肋卡板的安装孔同轴，便于电钻钻制试验件一侧的孔；所述前端假件6模拟装配件，通过前端螺栓11和螺母固定在底板1上一侧；所述左前卡板7和右前卡板9安装在左主肋卡板8、右主肋卡板10与前端假件6之间，为紧固试验件的弧形肋板，通过螺栓固定在底板1上；
所述弹性过渡夹具用于调节刚性夹持装置的刚度系数，以适应不同的试验条件；所述底板1上设有多个椭圆孔，用于布置数据线及观察试验件内部结构状态，由于试验件安装完毕后处于封闭的状态，不利于中途对试验件的检查；所述高板2为弹性装置，连接于底板1下端，通过调节螺栓16与矮板3连接，通过调节螺栓16的位置变化调整上部刚性夹持装置的刚度系数布局，对分布不均的载荷进行调节；矮板3侧面设有刚性支座4，刚性支座4与矮板3通过固定螺栓连接，用于保证矮板3的刚度，及起到吊装的作用；与刚性支座4连接时，矮板3作为刚性结构使用，与刚性支座4不连接时，矮板3作为弹性结构使用，通过试验数据和理论设计调节本装置的刚度系数；高板2、矮板3、刚性支座4、调节螺栓16共同构成调节装置，通过调节螺栓16的上下移动调节刚度系数，以适应不同的试验条件；高板2、矮板3、刚性支座4的底端与垫板5连接，垫板5下面焊接槽钢15，提高局部强度，增加抗弯能力，并与地轨连接。
一种弹性试验夹具测量试验件刚度、强度的方法，包括以下步骤：
第一步，利用有限元分析软件计算出试验件使用状态下连接件的性能指数，以选择合理的刚度系数；三维绘图软件模拟试验件的安装，绘制试验件及夹具安装图；
第二步，划线；在现场选定试验空间，按照试验件及夹具安装图将弹性试验夹具通过地脚螺栓固定在指定的位置，将试验件的加载点固定；
第三步，将左主肋卡板8、右主肋卡板10通过定位销和连接螺栓连接在底板1上，将试验件安装在主肋卡板上，保证试验件上的已有的工艺孔与试验夹具的安装孔同轴，用电钻钻制试验件一侧的孔；具体为：通过螺栓将左主肋卡板8与试验件一侧的肋板连接，通过定位销连接在底板1上，将另一侧夹板紧靠在试验件上配钻，用螺栓固定好后，通过连接螺栓将右主肋卡板10与底板1的椭圆孔进行连接，椭圆孔用于调节右主肋卡板10的位置，这样的安装工序能够消除安装应力，用螺栓将卡板与弹性试验夹具底板连接；
第四步，上下移动调节螺栓16，调整刚性试验夹具的刚度系数，以适应不同的试验条件。
如图4所示，本试验夹具能够满足不同刚度试验件的要求，图中轴测图指示的是有两个弹性试验夹具安装在一起与刚性试验夹具组成一套试验夹具，可根据试验需求进行拼装试验夹具。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种弹性试验夹具，其特征在于，所述的弹性试验夹具包括刚性夹持装置和弹性过渡夹具两部分；所述刚性夹持装置包括前端假件(6)、左前卡板(7)、右前卡板(9)、左主肋卡板(8)、右主肋卡板(10)、四个定位销和连接螺栓；所述弹性过渡夹具包括底板(1)、高板(2)，矮板(3)，刚性支座(4)、垫板(5)、调节螺栓(16)、固定螺栓和槽钢(15)；
所述刚性夹持装置安装在底板(1)上，所述左主肋卡板(8)和右主肋卡板(10)为夹持实验件的弧形肋板，通过定位销和连接螺栓连接在底板(1)上，左主肋卡板(8)和右主肋卡板(10)上设有衬套a(13)、衬套b(14)及多个安装孔，衬套a(13)和衬套b(14)与左主肋卡板(8)、右主肋卡板(10)过盈配合安装，为试验件上孔的配制起导向作用，具有高耐磨性；试验件与左主肋卡板(8)和右主肋卡板(10)螺栓连接，保证试验件上已有的工艺孔与两个主肋卡板的安装孔同轴，便于电钻钻制试验件一侧的孔；所述前端假件(6)模拟装配件，通过前端螺栓(11)和螺母固定在底板(1)上一侧；所述左前卡板(7)和右前卡板(9)安装在左主肋卡板(8)、右主肋卡板(10)与前端假件(6)之间，为紧固试验件的弧形肋板，通过螺栓固定在底板(1)上；
所述弹性过渡夹具用于调节刚性夹持装置的刚度系数，以适应不同的试验条件；所述底板(1)上设有多个椭圆孔，用于布置数据线及观察试验件内部结构状态，由于试验件安装完毕后处于封闭的状态，不利于中途对试验件的检查；所述高板(2)为弹性装置，连接于底板(1)下端，通过调节螺栓(16)与矮板(3)连接，通过调节螺栓(16)的位置变化调整上部刚性夹持装置的刚度系数布局，对分布不均的载荷进行调节；矮板(3)侧面设有刚性支座(4)，刚性支座(4)与矮板(3)通过固定螺栓连接，用于保证矮板(3)的刚度，及起到吊装的作用；与刚性支座(4)连接时，矮板(3)作为刚性结构使用，与刚性支座(4)不连接时，矮板(3)作为弹性结构使用，通过试验数据和理论设计调节刚性夹持装置的刚度系数；高板(2)、矮板(3)、刚性支座(4)、调节螺栓(16)共同构成调节装置，通过调节螺栓(16)的上下移动调节刚度系数，以适应不同的试验条件；高板(2)、矮板(3)、刚性支座(4)的底端与垫板(5)连接，垫板(5)下面焊接槽钢(15)，提高局部强度，增加抗弯能力，并与地轨连接；本试验夹具的材料按照试验件使用时的状态选用的近似材料，确保连接状态与使用情况接近。
2.使用权利要求1所述的一种弹性试验夹具测量试验件刚度、强度的方法，其特征在于以下步骤：
第一步，利用有限元分析软件计算出试验件使用状态下连接件的性能指数，以选择合理的刚度系数；三维绘图软件模拟试验件的安装，绘制试验件及夹具安装图；
第二步，划线；在现场选定试验空间，按照试验件及夹具安装图将弹性试验夹具通过地脚螺栓固定在指定的位置，将试验件的加载点固定；
第三步，将左主肋卡板(8)、右主肋卡板(10)通过定位销和连接螺栓连接在底板(1)上，将试验件安装在主肋卡板上，保证试验件上的已有的工艺孔与试验夹具的安装孔同轴，用电钻钻制试验件一侧的孔；具体为：通过螺栓将左主肋卡板(8)与试验件一侧的肋板连接，通过定位销连接在底板(1)上，将另一侧夹板紧靠在试验件上配钻，用螺栓固定好后，通过连接螺栓将右主肋卡板(10)与底板(1)的椭圆孔进行连接，椭圆孔用于调节右主肋卡板(10)的位置，这样的安装工序能够消除安装应力，用螺栓将卡板与弹性试验夹具底板连接；
第四步，上下移动调节螺栓(16)，调整刚性试验夹具的刚度系数，以适应不同的试验条件。
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