CN111855415B - 一种可转动双层板拉伸试验装置 - Google Patents

一种可转动双层板拉伸试验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种可转动双层板拉伸试验装置，包括两个相对设置的施力座，施力座为刚体，施力座包括底座和固定端，固定端与底座的一端相连，固定端能够与拉伸试验机相连，底座的顶部设置夹紧组件，夹紧组件的数量与施力座的数量相一致且一一对应，夹紧组件可转动地设置于底座上；夹紧组件包括样品台和盖板，样品台可转动地与底座相连，试样设置于盖板和样品台之间，样品台与试样之间、盖板与试样之间均设置粘接层。本发明避免在试样上进行打孔、打磨等加工，避免试样夹持过紧导致试样压坏，或过松导致试样滑脱，利用可转动的样品台和盖板夹紧试样的上下两面，同时设置粘接层，使脆性岩石试样不受任何方向弯矩的作用。

Description

一种可转动双层板拉伸试验装置
技术领域
本发明涉及拉伸试验技术领域，特别是涉及一种可转动双层板拉伸试验装置。
背景技术
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
公开号为CN102384875A的中国专利，公开了一种显微镜下拉压弯复合载荷模式材料力学性能测试装置，其采用机械设备压紧夹持的测试装置，小尺寸脆性岩石试样尺寸较小，且易破裂、强度低，夹持力小夹不住样品容易滑脱，夹持力太大容易压碎样品，因此导致其无法采用上述机械设备压紧夹持的方式。在名为“板材单向热拉伸试验夹具的改进设计与应用”的文章中，试样钻孔后再进行固定，但是岩石为非均质材料，内部含众多天然裂隙，无法承受打磨、切割及钻孔，导致其无法像上文中的金属样品一样钻孔后用销钉固定或加工成特定形状装卡到拉伸夹具上，且采用此种方式加工的样品其断裂位置较为随机，无法观察。在名为“岩石三轴拉伸试验装置研制及其应用”的文章中，将样品两端面用强力胶粘贴于施力端，平板状岩石试样两端面较窄，粘贴于两端无法提供足够的拉力，岩石未断裂即产生脱胶现象，且粘贴过程中无法保证样品面轴线平行于受拉方向。在名为“页岩微纳观断裂的原位观测”的文章中，试样底面两侧粘贴于两侧夹具上，由于试样具有厚度，因此试样会产生垂直于样品面方向的平面外弯矩，所观测到的裂纹并非为纯拉伸荷载下产生，导致试验结果不准确。
另，现有技术在装样过程中均无任何校准措施，无法保证拉伸试验机施加拉力方向与原定样品受拉方向平行，产生平行于样品上下表面方向的平面内弯矩，导致实验结果不准确。
因此，如何改变现有技术中，岩石材料试样做拉伸试验时固定困难以及试验结果准确度较低的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可转动双层板拉伸试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，降低岩石材料试样拉伸试验的难度，同时提高试验结果精确度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可转动双层板拉伸试验装置，包括两个相对设置的施力座，所述施力座为刚体，所述施力座包括底座和固定端，所述固定端与所述底座的一端相连，所述固定端能够与拉伸试验机相连，所述底座的顶部设置夹紧组件，所述夹紧组件的数量与所述施力座的数量相一致且一一对应，两组所述夹紧组件之间具有间隙，两组所述夹紧组件能够夹紧试样的两端，所述夹紧组件可转动地设置于所述底座上，两组所述夹紧组件的转动轴线同轴设置；所述夹紧组件包括样品台和盖板，所述样品台可转动地与所述底座相连，所述盖板与所述样品台可拆卸连接，试样设置于所述盖板和所述样品台之间，所述样品台与试样之间、所述盖板与试样之间均设置粘接层。
优选地，所述可转动双层板拉伸试验装置还包括激光校准仪，所述激光校准仪包括相对设置的激光发射器和激光接收器，所述激光发射器可滑动地设置于其中一个所述固定端，所述激光接收器可滑动地设置于另一个所述固定端。
优选地，所述固定端设置竖向滑轨，所述激光校准仪可滑动地设置于所述竖向滑轨上，所述激光校准仪、所述竖向滑轨的相对滑动方向平行于竖直方向，所述竖向滑轨可滑动地设置于所述固定端，所述竖向滑轨、所述固定端的相对滑动方向与所述竖向滑轨相垂直。
优选地，所述底座靠近所述固定端的一端设置刻度，所述固定端具有滑动导槽，所述竖向滑轨具有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述滑动导槽中，所述滑动导槽与所述竖向滑轨相垂直。
优选地，所述底座设置有调节槽，所述样品台连接有柱销，所述柱销可滑动地设置于所述调节槽内，所述柱销能够锁紧，所述调节槽为弧形，所述调节槽的轴线位于两个所述底座的抵接面所在平面上。
优选地，所述调节槽数量为两道，两道所述调节槽同轴设置。
优选地，其中一道所述调节槽内的所述柱销的数量为两个，另一道所述调节槽内的所述柱销的数量为一个。
优选地，所述样品台与所述盖板利用连接螺钉相连。
优选地，所述所述连接螺钉的数量为四个，四个所述连接螺钉的连线呈矩形。
优选地，所述粘接层由强力胶制成。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的可转动双层板拉伸试验装置，包括两个相对设置的施力座，施力座为刚体，施力座包括底座和固定端，固定端与底座的一端相连，固定端能够与拉伸试验机相连，底座的顶部设置夹紧组件，夹紧组件的数量与施力座的数量相一致且一一对应，两组夹紧组件之间具有间隙，两组夹紧组件能够夹紧试样的两端，夹紧组件可转动地设置于底座上，两组夹紧组件的转动轴线同轴设置；夹紧组件包括样品台和盖板，样品台可转动地与底座相连，盖板与样品台可拆卸连接，试样设置于盖板和样品台之间，样品台与试样之间、盖板与试样之间均设置粘接层。使用本发明的可转动双层板拉伸试验装置，将岩石试样切割成平板状试样，在试样上表面和两侧面画出施力方向线，将试样下表面的两端用强力胶粘贴在样品台上，转动样品台同时调整激光校准仪位置，使试样上的施力方向线与激光校准仪发射的激光束共线，拧紧柱销使样品台固定在底座上。然后在试样的上表面涂抹强力胶，并盖上盖板，盖板和样品台利用连接螺钉相连，连接螺钉无需太紧，拧至装置不晃动即可。施力座的固定端能够与拉伸试验机相连，启动拉伸试验机，即可进行裂纹扩展试验观察。本发明的可转动双层板拉伸试验装置，避免在试样上打孔加工，利用样品台和盖板夹紧试样的上下两面，同时设置粘接层，从而避免在试样上进行打孔、打磨等加工，避免试样夹持过紧导致试样压坏、过松导致试样滑脱，避免只在下表面粘贴导致试样产生垂直于试样上下表面方向的平面外弯矩；装有试样的两侧样品台与上盖板可同轴转动，便于消除手工装样过程中样品歪斜导致试样与拉伸试验机所施加拉力方向不平行的误差，避免试样产生平行于试样上下表面方向的平面内弯矩。综上，本发明可使制样难度降低，夹紧组件可转动使试样不受平面内弯矩，夹紧组件为双层板结构，使试样不受平面外弯矩，从而使脆性岩石试样不受任何方向弯矩的作用，且能够沿既定的施力方向线施加拉伸作用力，能够提高拉伸加载试验的精度及成功率，更好地实现脆性岩石试样纯拉伸断裂裂纹扩展的观察。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的结构示意图；
图2为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的施力座的结构示意图；
图3为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的使用流程示意图；
其中，1为施力座，2为底座，3为固定端，4为夹紧组件，5为样品台，6为盖板，7为激光校准仪，8为竖向滑轨，9为滑动导槽，10为刻度，11为调节槽，12为柱销，13为连接螺钉，14为试样。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种可转动双层板拉伸试验装置，以解决上述现有技术存在的问题，降低岩石材料试样拉伸试验的难度，同时提高试验结果精确度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-3，其中，图1为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的结构示意图，图2为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的施力座的结构示意图，图3为本发明的可转动双层板拉伸试验装置的使用流程示意图。
本发明提供一种可转动双层板拉伸试验装置，包括两个相对设置的施力座1，施力座1为刚体，施力座1包括底座2和固定端3，固定端3与底座2的一端相连，固定端3能够与拉伸试验机相连，底座2的顶部设置夹紧组件4，夹紧组件4的数量与施力座1的数量相一致且一一对应，两组夹紧组件4之间具有间隙，两组夹紧组件4能够夹紧试样14的两端，夹紧组件4可转动地设置于底座2上，两组夹紧组件4的转动轴线同轴设置；夹紧组件4包括样品台5和盖板6，样品台5可转动地与底座2相连，盖板6与样品台5可拆卸连接，试样14设置于盖板6和样品台5之间，样品台5与试样14之间、盖板6与试样14之间均设置粘接层。
使用本发明的可转动双层板拉伸试验装置，将岩石试样14切割成平板状试样，在试样14上表面和两侧面画出施力方向线，将试样14下表面的两端用强力胶粘贴在样品台5上，转动样品台5同时调整激光校准仪7位置，使试样14上的施力方向线与激光校准仪7发射的激光束共线，拧紧柱销12使样品台5固定在底座2上。然后在试样14的上表面涂抹强力胶，并盖上盖板6，盖板6和样品台5利用连接螺钉13相连，连接螺钉13无需太紧，拧至装置不晃动即可。施力座1的固定端3能够与拉伸试验机相连，启动拉伸试验机，即可进行裂纹扩展试验观察。本发明的可转动双层板拉伸试验装置，利用样品台5和盖板6夹紧试样14的上下两面，同时设置粘接层，从而避免在脆性岩石试样14上进行打孔、打磨等加工，避免夹持过紧导致脆性岩石试样14压坏、过松导致脆性岩石试样14滑脱，避免只在下表面粘贴导致脆性岩石试样14产生垂直于试样14上下表面方向的平面外弯矩；装有脆性岩石试样14的两侧样品台5与上盖板6可同轴转动，便于消除手工装样过程中试样14歪斜导致试样14与拉伸试验机所施加拉力方向不平行的误差，避免试样14产生平行于上下表面方向的平面内弯矩。综上，本发明可使制样难度降低，使脆性岩石试样14不受任何方向弯矩的作用。能够提高拉伸加载试验的精度及成功率，更好地实现脆性岩石试样14纯拉伸断裂裂纹扩展的观察。
为了使试样14表面的施力方向线与施力座1相平行，本发明的可转动双层板拉伸试验装置还包括激光校准仪7，激光校准仪7包括相对设置的激光发射器和激光接收器，激光发射器可滑动地设置于其中一个固定端3，激光接收器可滑动地设置于另一个固定端3，调整激光校准仪7的位置，激光校准仪7的激光束与试样14表面的施力方向线共线即表示试样14已调整到位，利用激光校准仪7提高了方向调整精确度，避免试样14产生平行于上下表面方向的平面内弯矩，进而提高了试验结果准确度，同时提高了试验人员操作便捷度。
具体地，固定端3设置竖向滑轨8，激光校准仪7可滑动地设置于竖向滑轨8上，激光校准仪7、竖向滑轨8的相对滑动方向平行于竖直方向，竖向滑轨8可滑动地设置于固定端3，竖向滑轨8、固定端3的相对滑动方向与竖向滑轨8相垂直，设置竖向滑轨8，以及竖向滑轨8可沿固定端3滑动，使得试验人员能够方便快捷地调整激光校准仪7的位置，使激光校准仪7能够更方便地为试样14调整提供基准。
其中，底座2靠近固定端3的一端设置刻度10，固定端3具有滑动导槽9，竖向滑轨8具有滑块，滑块可滑动地设置于滑动导槽9中，滑动导槽9与竖向滑轨8相垂直，设置刻度10，进一步提高了位置调整的精确度，使试样14的受力方向更精准。
更具体地，底座2设置有调节槽11，样品台5连接有柱销12，柱销12可滑动地设置于调节槽11内，柱销12能够拧紧固定，调节槽11为弧形，调节槽11的轴线位于两个底座2的抵接面所在平面上，在两组夹紧组件4夹紧试样14的两端后，转动样品台5，令柱销12在调节槽11内滑动，即可方便地调整夹紧组件4的转动角度，设置调节槽11还能够限制夹紧组件4的转动轨迹，避免夹紧组件4转动过程中错位。
在本具体实施方式中，调节槽11数量为两道，两道调节槽11同轴设置，进一步提高了夹紧组件4转动精确度，进而便于调整试样14表面的施力方向线。
另外，其中一道调节槽11内的柱销12的数量为两个，另一道调节槽11内的柱销12的数量为一个，三点固定结构稳固，避免在拉伸试验进行中夹紧组件4滑动，提高装置可靠性。
进一步地，样品台5与盖板6利用连接螺钉13相连，拆装方便，提高试验效率。
在本具体实施方式中，连接螺钉13的数量为四个，四个连接螺钉13的连线呈矩形，提高夹紧组件4结构稳定性和试样14的受力均匀性。
更进一步地，粘接层由强力胶制成，样品台5和盖板6与试样14之间均设置粘接层，可以保证试样14不受垂直于试样14上下表面方向的平面外弯矩作用。
使用本发明的可转动双层板拉伸试验装置，将岩石试样14切割成平板状试样，在试样14上表面和两侧面画出施力方向线，将施力座1固定在拉伸台的加载端，将试样14下表面的两端用强力胶粘贴在样品台5上，转动样品台5同时调整激光校准仪7位置，使试样14上的施力方向线与激光校准仪7发射的激光束共线，拧紧柱销12使样品台5固定在底座2上。然后在试样14的上表面涂抹强力胶，并盖上盖板6，盖板6和样品台5利用连接螺钉13相连，螺钉14无需太紧，拧至装置不晃动即可。启动拉伸试验机，即可进行裂纹扩展试验观察。本发明的可转动双层板拉伸试验装置，利用样品台5和盖板6夹紧试样14的上下两面，同时设置粘接层，从而避免在脆性岩石试样14上进行打孔、打磨等加工，避免夹持过紧导致脆性岩石试样14压坏、过松导致脆性岩石试样14滑脱，避免只在下表面粘贴导致脆性岩石试样14产生垂直于试样14上下表面方向的平面外弯矩；装有脆性岩石试样14的两侧样品台5与上盖板6可同轴转动，便于消除手工装样过程中试样14歪斜导致试样14与拉伸试验机所施加拉力方向不平行的误差，避免试样14产生平行于上下表面方向的平面内弯矩。综上，本发明可使制样难度降低，使脆性岩石试样14不受任何方向弯矩的作用。能够提高拉伸加载试验的精度及成功率，更好地实现脆性岩石试样14纯拉伸断裂裂纹扩展的观察。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种可转动双层板拉伸试验装置，其特征在于：包括激光校准仪和两个相对设置的施力座，所述施力座为刚体，所述施力座包括底座和固定端，所述固定端与所述底座的一端相连，所述固定端能够与拉伸试验机相连，所述底座的顶部设置夹紧组件，所述夹紧组件的数量与所述施力座的数量相一致且一一对应，两组所述夹紧组件之间具有间隙，两组所述夹紧组件能够夹紧试样的两端，所述夹紧组件可转动地设置于所述底座上，两组所述夹紧组件的转动轴线同轴设置；所述夹紧组件包括样品台和盖板，所述样品台可转动地与所述底座相连，所述盖板与所述样品台可拆卸连接，试样设置于所述盖板和所述样品台之间，所述样品台与试样之间、所述盖板与试样之间均设置粘接层；
所述激光校准仪包括相对设置的激光发射器和激光接收器，所述激光发射器可滑动地设置于其中一个所述固定端，所述激光接收器可滑动地设置于另一个所述固定端；所述固定端设置竖向滑轨，所述激光校准仪可滑动地设置于所述竖向滑轨上，所述激光校准仪相对于所述竖向滑轨的滑动方向平行于竖直方向，所述竖向滑轨可滑动地设置于所述固定端，所述竖向滑轨相对于所述固定端的滑动方向与所述竖向滑轨相垂直；所述底座靠近所述固定端的一端设置刻度，所述固定端具有滑动导槽，所述竖向滑轨具有滑块，所述滑块可滑动地设置于所述滑动导槽中，所述滑动导槽与所述竖向滑轨相垂直；
所述底座设置有调节槽，所述样品台连接有柱销，所述柱销可滑动地设置于所述调节槽内，所述柱销能够锁紧，所述调节槽为弧形，所述调节槽的轴线位于两个所述底座的抵接面所在平面上；所述样品台与所述盖板利用连接螺钉相连。
2.根据权利要求1所述的可转动双层板拉伸试验装置，其特征在于：所述调节槽数量为两道，两道所述调节槽同轴设置。
3.根据权利要求2所述的可转动双层板拉伸试验装置，其特征在于：其中一道所述调节槽内的所述柱销的数量为两个，另一道所述调节槽内的所述柱销的数量为一个。
4.根据权利要求1所述的可转动双层板拉伸试验装置，其特征在于：所述连接螺钉的数量为四个，四个所述连接螺钉的连线呈矩形。
5.根据权利要求1所述的可转动双层板拉伸试验装置，其特征在于：所述粘接层由强力胶制成。
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