CN111604835A - 一种薄板压缩实验的夹持装置 - Google Patents

Abstract

一种薄板压缩实验的夹持装置，属于板材成形测试设备技术领域，用于夹持压缩实验的薄板。其技术方案是：试样中部放置在前试样夹板和后试样夹板之间，前试样夹板的板面上有应变测量孔与试样中部相对，螺杆将夹持支撑板与前试样夹板、后试样夹板由螺母相连接，弹簧的两端分别嵌在夹持支撑板与后试样夹板之间的弹簧座中，前试样夹板分别连接前上槽形夹板和前下槽形夹板，后试样夹板分别连接后上槽形夹板和后下槽形夹板，试样的上部和下部分别放置在前上槽形夹板、后上槽形夹板与前下槽形夹板、后下槽形夹板之间。本发明结构简单、测试精度高，可方便进行应变采集，可以完成不同强度级别、不同厚度薄板的压缩、拉伸‑压缩循环加载的全部实验。

Description

一种薄板压缩实验的夹持装置

技术领域

本发明公开了一种薄板压缩的夹持装置，属于板材成形测试设备技术领域。

背景技术

冲压成形是材料加工领域的重要工艺，在汽车工业、航空航天、船舶等加工制造业中占据重要地位。其中板材性能是其成形工艺参数确定的重要依据，尤其是近年来随着轻量化、安全性能要求不断提高，高强板材的应用比例越来越多，板材回弹特性显著增加，因此通过获取材料的压缩强度、压缩弹性模量、拉伸-压缩材料等参数来了解材料的包申格效应对冲压过程以及回弹的影响是非常必要的。目前国内进行薄板压缩的夹持装置也有一些，但都存在一定的弊端。

陈锦荣（陈锦荣，金属薄板的压缩实验，力学学报，1981年第二期：173-179）提出一种夹持装置，其中压缩的试样由两块刚度较高的平板夹住，但该装置不能进行大变形量的压缩，也不能开展薄板的连续拉伸-压缩实验。

中国专利申请号CN 103257075 A公开了《一种防止薄板平面内压缩失稳的夹持装置》，这种夹持装置虽然可以实现薄板的拉伸-压缩循环实验，但为了避免摩擦力的影响，其施力区主要在非标距段，试样标距段的压力通过梳状结构传导过去，压力不大，试样在标距段发生屈曲的风险很大，且其应变测量很不方便。

中国专利申请号CN 107727489 A公开了《一种金属薄板压缩的夹持固定装置》，虽然有应变测量孔，但为了防止试样屈曲，夹持块几乎将试样全部覆盖，无法实现对薄板的拉伸-压缩的循环加载。

综上所述，目前对薄板进行压缩实验的装置都有一定的缺陷，不能很好地完成薄板压缩、拉伸-压缩实验过程，亟待加以改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄板压缩实验的夹持装置，这种夹持装置可以实现薄板压缩、拉伸-压缩的全部实验过程，且可方便进行应变采集，还具有操作简单、测试精度高的优点。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种薄板压缩实验的夹持装置，它包括夹持支撑板、底板、后试样夹板、前试样夹板、螺杆、螺母、后上槽形夹板、前上槽形夹板、应变测量孔、后下槽形夹板、前下槽形夹板、弹簧座、弹簧，夹持支撑板与底板组成L型结构，前试样夹板和后试样夹板分别为相同的长方形板，前试样夹板和后试样夹板平行相对，试样中部放置在前试样夹板和后试样夹板之间，前试样夹板的板面上有应变测量孔与试样中部相对，后试样夹板与夹持支撑板平行相对，夹持支撑板和前试样夹板、后试样夹板的两侧分别有对应的连接孔，螺杆穿过连接孔将夹持支撑板与前试样夹板、后试样夹板由螺母相连接，螺杆与前试样夹板、后试样夹板的连接孔为滑动配合，夹持支撑板与后试样夹板的相对板面上分别有相对的弹簧座，弹簧的两端分别嵌在夹持支撑板与后试样夹板板面上的弹簧座中，前试样夹板的上部和下部分别连接前上槽形夹板和前下槽形夹板，后试样夹板上部和下部分别连接后上槽形夹板和后下槽形夹板，前上槽形夹板和后上槽形夹板的板面相对，前下槽形夹板和后下槽形夹板的板面相对，试样的上部和下部分别放置在前上槽形夹板、后上槽形夹板与前下槽形夹板、后下槽形夹板之间。

上述薄板压缩实验的夹持装置，所述夹持支撑板与后试样夹板之间的弹簧座和弹簧为多组，居中一组弹簧座的后端与夹持支撑板的板面分离，该弹簧座的后端与弹簧螺栓的前端相连接，在夹持支撑板上有调节螺孔，弹簧螺栓与调节螺孔由螺纹连接，弹簧螺栓的螺帽位于夹持支撑板的外侧。

上述薄板压缩实验的夹持装置，所述前试样夹板和后试样夹板的中间位置的上部和下部分别有多个垂直于板面长度方向的凹凸槽，前上槽形夹板、后上槽形夹板的下端和前下槽形夹板、后下槽形夹板的上端分别有与前试样夹板和后试样夹板上部和下部凹凸槽相对的凸凹槽，前上槽形夹板、后上槽形夹板的下端和前下槽形夹板、后下槽形夹板的上端凸凹槽分别与前试样夹板和后试样夹板上部和下部凹凸槽配合连接。

上述薄板压缩实验的夹持装置，所述前上槽形夹板、前下槽形夹板、后上槽形夹板、后下槽形夹板的板面上分别由螺柱孔，螺柱孔中分别安装有螺柱，螺柱的一端在前上槽形夹板、前下槽形夹板、后上槽形夹板、后下槽形夹板的板面内侧与试样相对，螺柱的另一端在前上槽形夹板、前下槽形夹板、后上槽形夹板、后下槽形夹板的板面外侧与实验机的夹头内侧相对。

本发明的有益效果是：

本发明的前上槽形夹板、前下槽形夹板、后上槽形夹板、后下槽形夹板分别固定试样的实验非标距段，通过实验机夹头夹持为试样非标距段提供压力；前试样夹板和后试样夹板固定试样的标距段，通过弹簧对试样标距段施加压力，并可通过弹簧螺栓的旋入量控制施加压力大小。

本发明结构简单、使用方便、夹持稳定、测试精度高，可有效克服摩擦力的影响，且可方便进行应变采集，可以完成不同强度级别、不同厚度薄板的压缩、拉伸-压缩循环加载实验的全部过程，为金属板材性能测试提供了技术支持，有很好的推广使用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的对侧视图；

图3是图1的正视图；

图4是图1的俯视图；

图5是图1的侧视图

图6是试样与应变测量孔的位置示意图；

图7是本发明的使用状态示意图。

图中标记如下：夹持支撑板1、底板2、后试样夹板3、前试样夹板4、螺杆5、螺母6、后上槽形夹板7、前上槽形夹板8、应变测量孔9、螺柱10、后下槽形夹板11、前下槽形夹板12、弹簧座13、弹簧14、弹簧螺栓15、试样16、夹头17。

具体实施方式

本发明由夹持支撑板1、底板2、后试样夹板3、前试样夹板4、螺杆5、螺母6、后上槽形夹板7、前上槽形夹板8、应变测量孔9、螺柱10、后下槽形夹板11、前下槽形夹板12、弹簧座13、弹簧14、弹簧螺栓15组成。

图1-5显示，夹持支撑板1和底板2组成L型结构，支夹持撑板1垂直放置，底板2在水平位置，底板2连接在夹持支撑板1的下端。

图1-5显示，前试样夹板4和后试样夹板3分别为相同的长方形板，前试样夹板4和后试样夹板3平行相对，试样16放置在前试样夹板4和后试样夹板3之间。后试样夹板3与夹持支撑板1平行相对，夹持支撑板1和前试样夹板4、后试样夹板3的两侧分别有对应的连接孔，螺杆5穿过连接孔将夹持支撑板1与前试样夹板4、后试样夹板3由螺母6相连接，螺杆5与前试样夹板4、后试样夹板3的连接孔为滑动配合。螺杆5通过螺母6调节夹持支撑板1与后试样夹板3、前试样夹板4之间的长度。

图1-5显示，夹持支撑板1与后试样夹板3的相对板面上分别有相对的弹簧座13，弹簧14的两端分别嵌在夹持支撑板1与后试样夹板3板面上的弹簧座13中。弹簧14对后试样夹板3施加压力，使后试样夹板3和前试样夹板4夹紧试样16。通过旋紧螺母6，可以使缩短夹持支撑板1和后试样夹板3、前试样夹板4之间的距离，压缩弹簧14，弹簧14对后试样夹板3的压力增加，增加对试样16的夹持力。

图1-5显示，夹持支撑板1与后试样夹板3之间的弹簧座13和弹簧14为多组，其中一组的夹持支撑板1上的弹簧座13与夹持支撑板1的板面分离，该弹簧座13的后端与弹簧螺栓15的前端相连接，在夹持支撑板1上有调节螺孔，弹簧螺栓15与调节螺孔由螺纹连接，弹簧螺栓15的螺帽位于夹持支撑板的外侧。通过弹簧螺栓15的旋入量可以控制对试样16的标距段施加的压力。

图1-5、6显示，试样16的中部放置在前试样夹板4和后试样夹板3之间，前试样夹板4的板面中央有应变测量孔9，应变测量孔9与前试样夹板4和后试样夹板3之间的试样16相对。上试样16的上部和下部分别位于前试样夹板4和后试样夹板3的上方和下方，分别由前上槽形夹板8和后上槽形夹板7、前下槽形夹板12和后下槽形夹板11进行夹持。

图1-5显示，前上槽形夹板8和后上槽形夹板7分别连接在前试样夹板4的上部和后试样夹板3的上部，前下槽形夹板12和后下槽形夹板11分别连接在前试样夹板4的下部和后试样夹板3的下部，前上槽形夹板8和后上试样夹7板的板面相对，前下槽形夹板12和后下槽形夹板11的板面相对，分别对试样16的上部和下部进行夹持。

图1-5显示，前试样夹板4和后试样夹板3的中间位置的上部和下部分别有多个垂直于板面长度方向的凹凸槽，前上槽形夹板8、后上槽形夹板7的下端和前下槽形夹板12、后下槽形夹板11的上端分别有与前试样夹板4和后试样夹板3上部和下部凹凸槽相对的凸凹槽，前上槽形夹板8、后上槽形夹板7的下端和前下槽形夹板12、后下槽形夹板11的上端凸凹槽分别与前试样夹板4和后试样夹板3上部和下部凹凸槽配合连接。采用这种结构，前上槽形夹板8、后上槽形夹板7、前下槽形夹板12、后下槽形夹板11在夹持过程中不会左右晃动，保持试样16的稳定。

图1-5、7显示，前上槽形夹板8、前下槽形夹板12、后上槽形夹板7、后下槽形夹板11的板面上分别由螺柱孔，螺柱孔中分别安装有螺柱10，螺柱10的一端在前上槽形夹板8、前下槽形夹板12、后上槽形夹板7、后下槽形夹板11的板面内侧与试样16相对，螺柱10的另一端在前上槽形夹板8、前下槽形夹板12、后上槽形夹板7、后下槽形夹板11的板面外侧与实验机的夹头17内侧相对。

本发明的使用过程如下：

步骤1 先将夹持装置的各部分组装装成一个整体，其中连接夹持支撑板1与后试样夹板3、前试样夹板4的螺杆5一端的螺母6外旋至最边缘状态；

步骤2 将试样16裁剪成目标形状，保证其标距段宽度至少要大于应变测量孔9边缘2mm，在两面标距段上刷白色油墨，并在其中一面标距上喷涂散斑；

步骤3 将试样16放置在前上槽形夹板8和后上槽形夹板7、前下槽形夹板12和后下槽形夹板11之间，通过螺柱10约束；

步骤4 试样16下端通过螺柱10与前下槽形夹板12、后下槽形夹板11固定，夹在实验机的下夹头上，试样16上端通过螺柱10与前上槽形夹板8、后上槽形夹板7固定，夹在实验机的上夹头上，实验机夹头施加的夹持力通过槽形夹板传导可为试样非标距段提供压力，安装试样16时，保证喷涂散斑一面在有应变测量孔9一侧；

步骤5 将试样16初步固定好以后，将弹簧螺栓15内旋，并配合螺母6略微内旋，内旋量由少到多，结果显示螺母6内旋1圈，弹簧螺栓15内旋2圈可保证780MPa高强钢压缩时不发生屈曲；

步骤6 重新安装好试样16，采用步骤5中的螺母6内旋1圈，弹簧螺栓15内旋2圈的压力，打开高速摄像机配合DIC进行应变采集，完成780MP级高强钢的拉伸-压缩实验，得到其拉伸-压缩回线。

本发明的一个实施例如下：

夹持支撑板1的长度为140mm，宽度为60mm，厚度为20mm；

底板2的长度为140mm，宽度为60mm，厚度为10mm；

后试样夹板3和前试样夹板4的长度为140mm，宽度为40mm，厚度为15mm；

螺杆5的直径为8mm，长度为160mm；

后上槽形夹板7、前上槽形夹板8、后下槽形夹板11、前下槽形夹板12的长度为45mm，宽度为45mm，厚度为3mm；

应变测量孔9的长度为15mm，宽度为5mm；

螺柱10的直径为4.6mm，长度为7.8mm；

弹簧座13的直径为22mm，长度为10mm；

弹簧14的直径为8mm，长度为80mm；

弹簧螺栓15的直径为16mm，长度为40mm。

Claims (4)

1.一种薄板压缩实验的夹持装置，其特征在于：它包括夹持支撑板（1）、底板（2）、后试样夹板（3）、前试样夹板（4）、螺杆（5）、螺母（6）、后上槽形夹板（7）、前上槽形夹板（8）、应变测量孔（9）、后下槽形夹板（11）、前下槽形夹板（12）、弹簧座（13）、弹簧（14），夹持支撑板（1）与底板（2）组成L型结构，前试样夹板（4）和后试样夹板（3）分别为相同的长方形板，前试样夹板（4）和后试样夹板（3）平行相对，试样（16）的中部夹持在前试样夹板（4）和后试样夹板（3）之间，前试样夹板（4）的板面上有应变测量孔（9）与试样（16）中部相对，后试样夹板（3）与夹持支撑板（1）平行相对，夹持支撑板（1）和前试样夹板（4）、后试样夹板（3）的两侧分别有对应的连接孔，螺杆（5）穿过连接孔将夹持支撑板（1）与前试样夹板（4）、后试样夹板（3）由螺母（6）相连接，螺杆（5）与前试样夹板（4）、后试样夹板（3）的连接孔为滑动配合，夹持支撑板（1）与后试样夹板（3）的相对板面上分别有对应的弹簧座（13），弹簧（14）放置在夹持支撑板（1）与后试样夹板（3）的相对板面之间，弹簧（14）的两端分别嵌在夹持支撑板（1）与后试样夹板（3）板面上的弹簧座（13）中，前试样夹板（4）的上部和下部分别连接前上槽形夹板（8）和前下槽形夹板（12），后试样夹板（3）上部和下部分别连接后上槽形夹板（7）和后下槽形夹板（11），前上槽形夹板（8）和后上槽形夹板（7）的板面相对，前下槽形夹板（12）和后下槽形夹板（11）的板面相对，试样（16）的上部和下部分别放置在前上槽形夹板（8）、后上槽形夹板（7）与前下槽形夹板（12）、后下槽形夹板（11）之间。

2.根据权利要求1所述的薄板压缩实验的夹持装置，其特征在于：所述夹持支撑板（1）与后试样夹板（4）之间的弹簧座（13）和弹簧（14）为多组，居中一组的后端弹簧座（13）与夹持支撑板（1）的板面分离，该弹簧座（13）的后端与弹簧螺栓（15）的前端相连接，在夹持支撑板（1）上有调节螺孔，弹簧螺栓（15）与调节螺孔由螺纹连接，弹簧螺栓（15）的螺帽位于夹持支撑板（1）的外侧。

3.根据权利要求1所述的薄板压缩实验的夹持装置，其特征在于：所述前试样夹板（4）和后试样夹板（3）的中间位置的上部和下部分别有多个垂直于板面长度方向的凹凸槽，前上槽形夹板（8）、后上槽形夹板（7）的下端和前下槽形夹板（12）、后下槽形夹板（11）的上端分别有与前试样夹板（4）和后试样夹板（3）上部和下部凹凸槽相对的凸凹槽，前上槽形夹板（8）、后上槽形夹板（7）的下端和前下槽形夹板（12）、后下槽形夹板（11）的上端凸凹槽分别与前试样夹板（4）和后试样夹板（3）上部和下部凹凸槽配合连接。

4.根据权利要求1所述的薄板压缩实验的夹持装置，其特征在于：所述前上槽形夹板（8）、前下槽形夹板（12）、后上槽形夹板（7）、后下槽形夹板（11）的板面上分别由螺柱孔，螺柱孔中分别安装有螺柱（10），螺柱（10）的一端在前上槽形夹板（8）、前下槽形夹板（12）、后上槽形夹板（7）、后下槽形夹板（11）的板面内侧与试样（16）相对，螺柱（10）的另一端在前上槽形夹板（8）、前下槽形夹板（12）、后上槽形夹板（7）、后下槽形夹板（11）的板面外侧与实验机的夹头（17）内侧相对。

Images