CN112033798B - 一种包辛格效应试验夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包辛格效应试验夹具，与拉压材料试验机配合使用，对试件进行包辛格效应试验，该试件为对称的两端宽中间窄的条形结构，包括相同的两个分体，该分体包括：底座，其中部至一端纵向设置有对应所述试件一半形廓的限位凹槽，所述限位凹槽两侧对称排布有多个螺纹通孔；压盖，该压盖沿中轴线设置有两个螺纹通孔，利用螺栓压紧所述试件，所述压盖的两侧对称排布有多个通孔，通过螺栓与所述底座的多个螺纹通孔连接；所述压盖对应所述限位凹槽槽口的一端设置有通槽，用于在所述试件上放置应力超声检测探头。本发明解决了现有拉压材料试验机无法完成包辛格效应试验的问题。

Description

一种包辛格效应试验夹具
技术领域
本发明涉及材料性能研究技术领域，尤其涉及一种包辛格效应试验夹具。
背景技术
在金属塑性加工过程中正向加载引起的塑性应变强化导致金属材料在随后的反向加载过程中呈现塑性应变软化(屈服极限降低)的现象。这一现象是包辛格(J.Bauschinger)于1886年在金属材料的力学性能实验中发现的。当将金属材料先拉伸到塑性变形阶段后卸载至零，再反向加载，即进行压缩变形时，材料的压缩屈服极限(σs)比原始态(即未经预先拉伸塑性变形而直接进行压缩)的屈服极限(σs)明显要低(指绝对值)。若先进行压缩使材料发生塑性变形，卸载至零后再拉伸时，材料的拉伸屈服极限同样是降低的。
利用拉压材料试验机对长条状金属材料试件进行拉压验证包辛格效应时，压缩试件会造成试件发生弯曲和失稳现象，从而无法完成试验。
湖南大学的庄京彪和刘迪辉在其针对金属材料包辛格效应进行研究的论文《基于包辛格效应的回弹仿真分析》和《金属薄板包辛格效应的试验研究》中先后利用采用了一种工作原理类似于公开号为CN208505772U的专利中公开的一种薄板包辛格效应测试夹具，该夹具主要由上下两个夹块组成，每个夹块的一个端面为斜端面，两个斜端面相互配合，可相对滑动，两个夹块内均有通孔，将被压缩试件放入夹具通孔内可限制试件在厚度方向发生弯曲。这种夹具无法放置超声检测探头对试件应力进行检测，因此有必要重新设计一种包辛格效应试验夹具。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种包辛格效应试验夹具，以解决现有拉压材料试验机无法完成包辛格效应试验的问题。
本发明采用的技术方案为，一种包辛格效应试验夹具，与拉压材料试验机配合使用，对试件进行包辛格效应试验，该试件为对称的两端宽中间窄的条形结构，包括相同的两个分体，该分体包括：
底座，其中部至一端纵向设置有对应所述试件一半形廓的限位凹槽，所述限位凹槽两侧对称排布有多个螺纹通孔；
压盖，该压盖沿中轴线设置有两个螺纹通孔，利用螺栓压紧所述试件，所述压盖的两侧对称排布有多个通孔，通过螺栓与所述底座的多个螺纹通孔连接；
所述压盖对应所述限位凹槽槽口的一端设置有通槽，用于在所述试件上放置应力超声检测探头。
由上，本发明包辛格效应试验夹具由完全相同的两个分体组成，该两个分体的底座的限位凹槽共同对应待试验试件的形状，该试件为两端宽中间窄的结构，在试验时，将该试件放置在本夹具的底座的限位凹槽内，然后上部加装压盖，并通过螺栓将压盖和底座固定连接，同时也通过螺栓将试件较宽的端部和较窄的中部进行压紧，保证其不会再限位凹槽内滑动，此时将该试验夹具安装在拉压材料试验机上，并施加压力，并通过试件上放置的应力超声检测探头检测其压缩过程中以及材料屈服时的压缩应力变化状态、以及卸载时的压缩应力变化，同时获得材料压溃时的压缩应力变化规律，从而验证试件材料的包辛格效应。
优选的，所述底座的另一端设置有凸起的固定部，所述拉压材料试验机通过压板与其固定并施加压力。
由上，在底座的另一端设置固定部，当安装到拉压材料试验机上时，通过试验机的压板对该固定部进行固定连接，从而方便给其施加压力以对试件进行压缩。
优选的，通过在所述限位凹槽槽口相反的一端放置不同厚度的垫片，以对所述试件产生不同大小的压缩应力。
由上，由于批量生产的试件在尺寸上略有差异，试件在压缩后，尺寸也会产生变化，可通过在限位凹槽的一端放置不同厚度的垫片，以实现对试件产生不同大小的压缩应力，还可通过放置不同厚度的垫片控制试件的压缩长度。
本发明的包辛格效应试验夹具主要用于利用拉压材料试验机对试件进行压缩以验证材料的包辛格效应，该夹具对被试验试件有压紧和限位功能，解决了利用拉压材料试验机的压缩功能使材料试件产生塑性变形时会发生弯曲和失稳的问题。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明的包辛格效应试验夹具的底座部分的结构示意图；
图2为本发明的包辛格效应试验夹具的压盖部分的结构示意图；
图3为图1底座部分的正视图；
图4为图1底座部分的右视图；
图5为图2压盖部分的正视图。
图6为本发明的包辛格效应试验夹具的装配图与使用示意图(为更好表达夹具的结构，图中上半部分分体未加装压盖)。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。
本发明提出一种针对包辛格效应的试验夹具，主要用于在拉压材料试验机上对试件进行压缩，以实现对材料的包辛格效应进行验证的目的，该试件一般为两端宽中间窄的长条形结构。本发明的作用对象为试件，其在拉压材料试验机上被压缩时会产生弯曲和失稳的问题。
如图1至图5所示，本发明的包辛格效应试验夹具由完全一样的两个分体组成，分体包括底座10、压盖20。
上述底座10的一端设置有固定部，可便于拉压材料试验机上的压板对其进行固定连接，该底座10的中心部分延伸至另一端纵向设置有对应上述试件一半形廓的限位凹槽11，两个分体的底座的限位凹槽11刚好容纳上述试件并对其进行限位约束；该限位凹槽的槽口相反方向的端部12可以放置不同厚度的垫片，用于实现对试件产生不同大小的压缩应力，以控制试件的压缩长度；该限位凹槽11两侧设有多个对称排布的螺纹通孔13；
上述压盖20沿中轴线设有两个螺纹通孔21，利用螺栓可对放置于上述限位凹槽11的试件进行压紧；该压盖20两侧设有多个对称排布的、与上述底座10两侧的螺纹通孔13配合对应的通孔22，可通过螺栓将压盖20与底座10连接；该压盖20对应上述限位凹槽11槽口的一端开有通槽23，用于在试件上放置应力超声检测探头；
由于在试验过程中试验夹具端部与垫片均会收到试件的挤压力，因此本发明的夹具应选用屈服强度明显高于试件的材料进行加工，同时，选择的垫片的屈服强度也应明显高于试件。
如图6所示，利用本发明提供的夹具在拉压材料试验机进行试验时，首先，将两个分体的底座10平放在平整的地方，按照需要的压缩长度将对应厚度的垫片放置在两个底座10的限位凹槽11的端部12处，然后，将待压缩的试件的端部分别放置在两个分体的限位凹槽11中，用螺栓将压盖20连接到底座10上，并在压盖20上的螺纹通孔21上使用螺栓将试件压紧，将超声检测探头放置在压盖20的通槽处，最后，把连接好的夹具放置在拉压材料试验机的上压板和下压板之间，确保应力超声检测探头与试件做良好耦合后，即可对试件进行压缩试验；
试件在压缩过程中，通过应力超声检测探头可以实时有效检测出压缩用力以及材料屈服时的压缩应力变化状态、以及卸载时的压缩应力变化，同时获得材料压溃时的压缩应力变化规律；
试件受压缩塑性变形后，还可以利用常规拉伸工装进行拉伸屈服强度的校验，进一步验证金属材料的包辛格效应。
综上所述，本发明的包辛格效应试验夹具对被试验试件有压紧和限位功能，确保长条状试件只在长度单方向上受压缩，解决了利用拉压材料试验机的压缩功能使材料试件产生塑性变形时会发生弯曲和失稳的问题。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种包辛格效应试验夹具，与拉压材料试验机配合使用，对试件进行包辛格效应试验，该试件为对称的两端宽中间窄的条形结构，其特征在于，包括相同的两个分体，该分体包括：
底座(10)，其中部至一端纵向设置有对应所述试件一半形廓的限位凹槽(11)，所述限位凹槽(11)两侧对称排布有多个螺纹通孔(13)，通过在所述限位凹槽(11)槽口相反的一端放置不同厚度的垫片，以对所述试件产生不同大小的压缩应力；
所述底座(10)的另一端设置有凸起的固定部，所述拉压材料试验机通过压板与其固定并施加压力；
压盖(20)，该压盖(20)沿中轴线设置有两个螺纹通孔(21)，利用螺栓压紧所述试件，所述压盖(20)的两侧对称排布有多个通孔(22)，通过螺栓与所述底座(10)的多个螺纹通孔(13)连接；
所述压盖(20)对应所述限位凹槽(11)槽口的一端设置有通槽(23)，用于在所述试件上放置应力超声检测探头。
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