CN110887729A - 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法 - Google Patents

一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110887729A
CN110887729A CN201911301366.1A CN201911301366A CN110887729A CN 110887729 A CN110887729 A CN 110887729A CN 201911301366 A CN201911301366 A CN 201911301366A CN 110887729 A CN110887729 A CN 110887729A
Authority
CN
China
Prior art keywords
experimental
sample
clamp
chuck
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911301366.1A
Other languages
English (en)
Inventor
杨庆生
任思锡
尚军军
刘夏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201911301366.1A priority Critical patent/CN110887729A/zh
Publication of CN110887729A publication Critical patent/CN110887729A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/04—Chucks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0001—Type of application of the stress
    • G01N2203/0003—Steady
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/0014—Type of force applied
    • G01N2203/0016—Tensile or compressive
    • G01N2203/0017—Tensile
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/025—Geometry of the test
    • G01N2203/0252—Monoaxial, i.e. the forces being applied along a single axis of the specimen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/026—Specifications of the specimen
    • G01N2203/0262—Shape of the specimen
    • G01N2203/0278—Thin specimens
    • G01N2203/028—One dimensional, e.g. filaments, wires, ropes or cables
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
    • G01N2203/04—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils
    • G01N2203/0429—Chucks, fixtures, jaws, holders or anvils using adhesive bond; Gluing

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法，属于微尺度力学性能测试技术领域。承载夹具由上夹头、下夹头、调节螺母、丝杠、导轨槽、限位槽、销钉、载物片、试样槽组成。丝杠与载物片相连接，通过调节螺母控制载物片上下移动，同时丝杠与调节螺母实现自锁。载物片上留有试样槽用于放置实验材料，载物片可以沿导轨槽上下移动。限位槽保证上夹头和下夹头的对中性，并可以用销钉固定。本发明可以实现如蜜蜂翅脉、蜂针和植物纤维等脆性生物材料的固定，避免了装夹过程中轻微晃动对实验材料的破坏，简化了装夹过程提高了实验效率，同时可以保证实验材料装夹过程中的对中性，提高实验数据的准确性。

Description

一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法
技术领域
本发明涉及一种夹具，特别是涉及配合纳米拉伸仪对小尺寸纤维材料在微纳米拉伸性能测试实验时所使用的固定夹具。本发明还涉及使用上述的夹具进行纳米拉伸实验的方法，属于微尺度力学性能测试技术领域。
背景技术
当前，基于微纳米拉伸法的生物材料、纤维等直径微纳米级材料的力学性能测试技术已经成为其领域的有效方法。然而当前使用的夹具只能对提前通过树脂胶粘接于卡纸上的试样进行固定，无法实现实验材料的直接夹持。由于夹具对卡纸的固定而造成卡纸内部具有残余应力，对于拉伸有效长度在2mm以下的脆性材料而言，卡纸在裁剪过程中会因残余应力释放而造成试样的震动，导致实验材料发生弯折或断裂，从而导致实验失败，且用于固定的卡纸无法二次利用会造成极大的浪费。因此对直径小、易断裂材料直接装夹固定的夹头及方法研究具有很高的实用价值。
现有纳米拉伸仪承载夹具无法对易断裂的脆性材料进行直接固定，通常利用卡纸制备一次性纸质简易载物片，将实验材料粘贴在载物片上，装夹完成后，剪去卡纸载物片多余部分进行拉伸实验。由于卡纸质量轻、易变形，给试样粘贴和装夹带来了极大的困难，且由于装夹过程中对载物片的固定会导致纸质卡片内会具有残余应力，造成裁剪卡纸过程中易产生轻微晃动，极易导致脆性实验材料的弯折或断裂，影响实验进度与实验结果的准确性。对于拉伸有效长度在2mm以下的实验材料而言，轻微的震动很容易导致材料直接断裂。现有夹具在每次装夹实验材料过程中，需要通过肉眼目测对中，保证试件准确装夹在微纳米拉伸仪中心位置，使材料在拉伸实验过程中只受垂直拉力，但过程繁琐，严重影响实验效率。一次性纸质载物片会造成极大浪费无法二次使用，且每次制得的载物片质量存在差异会对实验结果有一定影响。为克服以上问题，本发明提出一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法，该发明在具备原有拉伸仪夹具功能的情况下，还可以有效地对实验材料进行直接夹持，避免卡纸剪切过程中实验材料受到的震动影响，保证实验材料在实验过程中只受垂直拉力，可以根据不同的实验需求调节有效拉伸长度，从而减少由于试样固定和卡纸裁剪产生的纳米拉伸实验结果误差，获得更精准的材料力学性能参数。
发明内容
本发明的纳米拉伸仪承载夹具可以实现对多种脆性纤维材料的固定，提高实验效率，降低实验难度，提升实验结果的可靠性。
本发明采用的技术方案为一种用于纳米拉伸仪的承载夹具，其中纳米拉伸仪，其特征在于：上夹头(1)和下夹头(2)上下对称布置，上夹头(1)和下夹头(2)均为U型结构，上夹头(1)和下夹头(2)通过限位槽(6)对中，并用销钉(7)固定，保证粘贴和装夹试件过程中不出现横向和轴向偏移。上夹头(1)和下夹头(2)的侧部设有导轨槽(5)，载物片(8)安装在导轨槽(5)中并与丝杠(4)相连接，丝杠(4)设置在载物片(8)的顶部，调节螺母(3)与丝杠(4)之间为螺纹配合，通过调节螺母(3)控制载物片(8)上下移动来控制两个载物片(8)的间距，以适合于不同长度的实验材料。
调节螺母(3)与丝杠(4)以实现自锁，保证拉伸过程中载物片(8)不出现上下移动。
载物片(8)的中间位置上设有试样槽(9)，通过试样槽(9)便于试样的粘贴同时保证试样准确放置在纳米拉伸仪中心位置。
所述的纳米拉伸仪承载夹具进行微纳米拉伸实验的方法，操作步骤如下：首先取下夹具，插入销钉使上下夹头相互完全固定，根据实验材料具体长度通过螺母调整两载物片的距离，将实验材料放入试样槽用胶水固定，将夹具装夹在微纳米拉伸仪上，拔出销钉使上下夹头分离，进行拉伸实验。
本发明的纳米拉伸夹具及试验方法可以对直径微纳米级的脆性材料进行直接固定，解决如蜜蜂翅脉和蜂针等直径小、易断裂试样的装夹问题，提高实验效率和实验结果的可靠性，减少了因制备一次性夹具所带来的浪费问题。
与传统实验方法相比较，本发明具有如下有益效果：
1、本发明可以实现如蜜蜂翅脉、蜂针和植物纤维等生物脆性材料的固定，简化了装夹过程，提高了实验效率，降低由于实验材料装夹错误带来的实验误差。
2、本发明可以根据不同实验材料自动调节实验材料的固定长度，同时可以保证实验材料装夹过程中的对中性，提高实验数据的准确性。
3、国内现有纳米拉伸仪基本全部依赖进口，其原配夹具不具有单独针对提高微纳米级脆性材料装夹效率的功能，而搭配相关组件则价格昂贵，本发明降低了实验成本，节约了试样制备时间且可信度高于纳米拉伸仪上的配置组件。
附图说明
图1纳米拉伸仪承载夹具实施例视图。
图2纳米拉伸仪承载夹具实施三视图。
图3限位槽示意图。
具体实施方式
结合附图1、附图2和附图3对本发明的纳米拉伸仪承载夹具以及利用该夹具进行纳米拉伸实验的方法进行进一步说明。
如图1所示为纳米拉伸仪承载夹具结构图，其特征在于：承载夹具由上夹头(1)、下夹头(2)、调节螺母(3)、丝杠(4)、导轨槽(5)、限位槽(6)、销钉(7)、载物片(8)和试样槽(9)组成。其中丝杠(4)与载物片(8)相连接，通过调节螺母(3)控制载物片(8)上下移动，同时丝杠(4)与调节螺母(3)可以实现自锁。载物片(8)上留有试样槽(9)用于放置实验材料，载物片(8)可以沿导轨槽(5)上下移动。限位槽(6)保证上夹头(1)和下夹头(2)的对中性，并可以用销钉固定(7)，通过限位槽(6)的特殊结构，保证在拔出销钉(7)并施加适当预紧力后上夹头(1)、下夹头(2)能够完全分离，有效避免了因上夹头(1)、下夹头(2)接触而带来的实验误差。
本发明的实验方法，其具体步骤如下：首先通过销钉(7)将纳米拉伸仪承载夹具的上夹头(1)和下夹头(2)固定，根据实验材料长度通过调节螺母(3)控制两载物片(8)距离，将实验材料放入试样槽(9)，并用树脂固定试样上下两端，将夹具装入微纳米拉伸仪，带机器稳定后，拔出销钉，调试仪器添加适当预紧力使上夹头(1)和下夹头(2)分离进行拉伸实验。
实施例
一种用于纳米拉伸仪承载夹具，上夹头(1)和下夹头(2)通过限位槽(6)对中，并用销钉(7)固定。载物片(8)安装在导轨槽(5)中并与丝杠(4)相连接，可以通过调节螺母(3)控制载物片(8)上下移动来控制两个载物片(8)的间距，以适合于不同长度的实验材料。调节螺母(3)与丝杠(4)可以实现自锁，保证拉伸过程中载物片(8)不出现上下移动。载物片(8)上有试样槽(9)用于放置试样。
所述的上夹头(1)和下夹头(2)内安装有载物片(8)、丝杠(4)、调节螺母(3)。上夹头(1)和下夹头(2)通过限位槽(6)保证其对中性，并用销钉(7)连接固定，保证试样粘贴和安装时上夹头(1)和下夹头不发生相互搓动，将夹具安装在纳米拉伸仪上后，拔出销钉(7)使上夹头(1)和下夹头(2)分离开始拉伸实验。
所述载物片(8)上留有试样槽(9)方便放置试样和粘贴试样，载物片(8)可沿导轨槽(5)上下移动间距可调，以适应不同尺寸的试样。
所述丝杠(4)与载物片(8)连接，通过手动控制调节螺母(3)来实现载物片(8)上下移动，同时丝杠(4)与调节螺母(3)可以实现自锁，调节完成后不会在拉伸实验发生滑动。
所述限位槽(6)上的60度斜面用于使上夹头(1)和下夹头(2)对中，保证垂直和平行于夹头的方向不出现搓动，使用销钉(7)将上夹头(1)和下夹头(2)固定。上夹头(1)和下夹头(2)除斜面处发生接触，其余地方留有孔隙不发生接触，用以保证在夹头装夹完成后，拔出销钉(7)，适当添加预紧力使得上夹头(1)和下夹头(2)完全分离，不会因实验过程中夹头接触造成实验误差。
具备现有纳米拉伸承载夹具所能实现的试样固定功能，且对于特定脆性材料，可以直接进行装夹无需额外添加用于固定试样的材料，能够保证试样粘贴装夹的时夹具的稳定性和对中性，减少细微晃动带来的影响。

Claims (4)

1.一种用于纳米拉伸仪的承载夹具，其特征在于：上夹头(1)和下夹头(2)上下对称布置，上夹头(1)和下夹头(2)均为U型结构，上夹头(1)和下夹头(2)通过限位槽(6)对中，并用销钉(7)固定，保证粘贴和装夹试件过程中不出现横向和轴向偏移；上夹头(1)和下夹头(2)的侧部设有导轨槽(5)，载物片(8)安装在导轨槽(5)中并与丝杠(4)相连接，丝杠(4)设置在载物片(8)的顶部，调节螺母(3)与丝杠(4)之间为螺纹配合，通过调节螺母(3)控制载物片(8)上下移动来控制两个载物片(8)的间距，以适合于不同长度的实验材料。
2.根据权利要求1所述的一种用于纳米拉伸仪的承载夹具，其特征在于：载物片(8)的中间位置上设有试样槽(9)，通过试样槽(9)便于试样的粘贴同时保证试样准确放置在纳米拉伸仪中心位置；具备现有纳米拉伸承载夹具所能实现的试样固定功能，且对于特定脆性材料，直接进行装夹无需额外添加用于固定试样的材料，能够保证试样粘贴装夹的时夹具的稳定性和对中性，减少细微晃动带来的影响。
3.根据权利要求1所述的一种用于纳米拉伸仪的承载夹具，其特征在于：调节螺母(3)与丝杠(4)以实现自锁，保证拉伸过程中载物片(8)不出现上下移动。
4.一种用于纳米拉伸仪的承载夹具的实验方法，其特征在于：操作步骤如下：首先取下夹具，插入销钉使上下夹头相互完全固定，根据实验材料具体长度通过螺母调整两载物片的距离，将实验材料放入试样槽用胶水固定，将夹具装夹在微纳米拉伸仪上，拔出销钉使上下夹头分离，进行拉伸实验。
CN201911301366.1A 2019-12-17 2019-12-17 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法 Pending CN110887729A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911301366.1A CN110887729A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911301366.1A CN110887729A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110887729A true CN110887729A (zh) 2020-03-17

Family

ID=69752255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911301366.1A Pending CN110887729A (zh) 2019-12-17 2019-12-17 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110887729A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965012A (zh) * 2020-07-17 2020-11-20 南京航空航天大学 陶瓷基纤维束复合材料横向拉伸试验固定装置及固定方法
CN113188906A (zh) * 2021-04-25 2021-07-30 重庆科技学院 岩石单轴拉伸试验装置及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100186520A1 (en) * 2008-11-12 2010-07-29 Wheeler Iv Robert Microtesting Rig with Variable Compliance Loading Fibers for Measuring Mechanical Properties of Small Specimens
CN101949797A (zh) * 2010-08-27 2011-01-19 华中科技大学 一种金属纤维微拉伸力学性能测试方法及装置
CN105651597A (zh) * 2016-04-01 2016-06-08 中国特种设备检测研究院 一种脆性材料拉伸试验夹具
CN106840863A (zh) * 2017-02-27 2017-06-13 南京林业大学 纳米纤维素薄膜用拉伸夹具
CN206804422U (zh) * 2017-05-27 2017-12-26 中国人民解放军第四军医大学 一种用于脆性材料微小试样拉伸测试的夹具
CN108195679A (zh) * 2018-02-11 2018-06-22 东南大学 一种测量线材微小试样抗拉强度的装置及试验方法
CN108426769A (zh) * 2018-03-26 2018-08-21 辽宁工业大学 一种金属材料微型拉伸试样力学性能测试装置
CN109975112A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 北京工业大学 一种多尺寸纳米压痕试样台及相关实验方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100186520A1 (en) * 2008-11-12 2010-07-29 Wheeler Iv Robert Microtesting Rig with Variable Compliance Loading Fibers for Measuring Mechanical Properties of Small Specimens
CN101949797A (zh) * 2010-08-27 2011-01-19 华中科技大学 一种金属纤维微拉伸力学性能测试方法及装置
CN105651597A (zh) * 2016-04-01 2016-06-08 中国特种设备检测研究院 一种脆性材料拉伸试验夹具
CN106840863A (zh) * 2017-02-27 2017-06-13 南京林业大学 纳米纤维素薄膜用拉伸夹具
CN206804422U (zh) * 2017-05-27 2017-12-26 中国人民解放军第四军医大学 一种用于脆性材料微小试样拉伸测试的夹具
CN108195679A (zh) * 2018-02-11 2018-06-22 东南大学 一种测量线材微小试样抗拉强度的装置及试验方法
CN108426769A (zh) * 2018-03-26 2018-08-21 辽宁工业大学 一种金属材料微型拉伸试样力学性能测试装置
CN109975112A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 北京工业大学 一种多尺寸纳米压痕试样台及相关实验方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111965012A (zh) * 2020-07-17 2020-11-20 南京航空航天大学 陶瓷基纤维束复合材料横向拉伸试验固定装置及固定方法
CN113188906A (zh) * 2021-04-25 2021-07-30 重庆科技学院 岩石单轴拉伸试验装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110887729A (zh) 一种用于纳米拉伸仪的承载夹具及相关实验方法
CN111624098B (zh) 一种光纤连接器拉力及镜片粘结推力测试工装及其应用
CN107132129A (zh) 一种可调多适型三点弯曲试验装置
CN201707256U (zh) 拉伸试验机试样垂直对中夹具
CN104535416B (zh) 局部升温薄板屈曲试验夹具及实验方法
CN203148774U (zh) 板状试样高温拉伸夹具
CN103913378A (zh) 陶瓷基复合材料拉伸应力应变曲线的测试方法
CN105334110A (zh) 单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置及其测试方法
CN102928288A (zh) 一种拉伸试验夹具
CN102493986A (zh) 一种胶层厚度精确可控的粘接工装
CN104359758A (zh) 薄膜材料拉伸试验夹头装置
CN108195679A (zh) 一种测量线材微小试样抗拉强度的装置及试验方法
CN206787906U (zh) 一种可调多适型三点弯曲试验装置
CN109520826A (zh) 一种不同长度复合材料压缩试样纵向对中定位的专用压缩夹具
CN212180468U (zh) 一种可同步实现拉伸和弯曲试验的装置
CN207703620U (zh) 一种拉力机
CN116660009A (zh) 一种试样对中找正辅助装置及找正方法
CN109374439B (zh) 一种y波导集成光学器件芯片剪切试验工装及剪切方法
CN201322705Y (zh) 勾结强力测试工具
CN214668715U (zh) 一种纤维取向度测试支架
CN109540654B (zh) 一种脆性纤维拉伸试样窗卡及其使用方法
CN215375027U (zh) 一种指纹模组tpu推力测试治具
CN211741020U (zh) 一种单根纤维拔出基质体装置
CN219996850U (zh) 曲面涂层附着力的测试装置
CN205185311U (zh) 一种夹紧定位组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200317

RJ01 Rejection of invention patent application after publication