CN112504817B - 一种用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法 - Google Patents

一种用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法，用于实现对试件的拉扭组合试验和旋转拉伸试验，该辅助结构安装于拉伸试验机上，包括夹具组件和转动组件，所述的夹具组件用于夹持试件，包括上夹具和下夹具，所述的上夹具与拉伸试验机的动力机构连接，所述的下夹具安装于拉伸试验机底部，所述的转动组件包括上旋转体、下旋转体和传动机构，所述的上旋转体和下旋转体分别安装于上夹具和下夹具上，并通过传动机构与拉伸试验机的动力机构连接，与现有技术相比，本发明具有适用性高、结构简单等优点。

Description

一种用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法
技术领域
本发明涉及金属材料力学实验技术领域，尤其是涉及一种用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法。
背景技术
拉伸试验机相比于扭转试验机，是目前多数实验室普遍采用的试验机，其只能进行单一的轴向拉伸试验，但随着课题研究的深入，结合实际工程案例发现，材料的受力不单是轴向施加，因此普通的拉伸试验机并不能实现对材料的力学行为的多样分析。
中国专利CN109283045A公布了一种用于拉伸试验机上的扭转夹具，该夹具通过上夹具模块内的液压推动结构和下夹具模块的抱紧装置模块实现试件的夹持和抱紧度，并通过扭转电机提供扭矩使试件实现扭转，但该扭转夹具结构复杂，加工成本较高，适用于圆柱试件，无法同时应用于板状试件的复合试验。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、适用性高的用于拉伸试验机的辅助结构以及其试验方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于拉伸试验机的辅助结构，用于实现对试件的拉扭组合试验和旋转拉伸试验，该辅助结构安装于拉伸试验机上，包括夹具组件和转动组件，所述的夹具组件用于夹持试件，包括上夹具和下夹具，所述的上夹具与拉伸试验机的动力机构连接，所述的下夹具安装于拉伸试验机底部，所述的转动组件包括上旋转体、下旋转体和传动机构，所述的上旋转体和下旋转体分别安装于上夹具和下夹具上，并通过传动机构与拉伸试验机的动力机构连接；
对试件进行拉扭组合试验时，所述的下夹具固定夹紧下旋转体，所述的上夹具松开上旋转体，所述的拉伸试验机的动力机构带动上夹具向上移动，并通过传动机构带动上旋转体转动，所述的上旋转体带动夹持试件的上夹具转动，实现拉扭组合试验；
对试件进行旋转拉伸试验时，所述的下夹具松开下旋转体，所述的上夹具松开上旋转体，所述的拉伸试验机的动力机构带动上夹具向上移动，并通过传动机构同时带动上旋转体和下旋转体转动，所述的上旋转体和下旋转体分别带动夹持试件的上夹具和下夹具转动，实现旋转拉伸试验。
进一步地，所述的拉伸试验机包括基座、上机夹头、下机夹头和动力机构，所述的动力机构设置于基座的上部，所述的上机夹头与动力机构连接，所述的下机夹头设置于基座的底部，所述的上机夹头和下机夹头相互同轴且对称设置。
进一步地，所述的上夹具安装于上机夹头上，所述的下夹具安装于下机夹头上，所述的上夹具与下夹具的结构相同，相互同轴且对称设置于拉伸试验机内。
进一步地，所述的传动机构包括同步齿形带、第一分离式驱动杆、第二分离式驱动杆和联轴器，所述的联轴器与拉伸试验机的动力机构连接，所述的第一分离式驱动杆的一端与联轴器同轴连接，另一端通过同步齿形带与上旋转体连接，所述的第二分离式驱动杆的一端与联轴器同轴连接，另一端通过同步齿形带与下旋转体连接。
进一步地，所述的动力机构包括横梁、钢绳、滑轮和驱动齿形带，所述的滑轮安装于基座的侧壁上，所述的横梁设置于基座上部，且横跨于基座的两侧壁之间，能够沿竖直方向上下运动，所述的钢绳的一端固定设置于横梁上，另一端绕过滑轮后与驱动齿形带连接，所述的驱动齿形带与联轴器的外侧壁相互啮合连接。
进一步地，对试件进行拉扭组合试验时，所述的下夹具固定夹紧下旋转体，所述的上夹具松开上旋转体，所述的横梁带动上夹具向上移动，并通过钢绳和滑轮同步带动驱动齿形带驱动联轴器转动，所述的联轴器通过第一分离式驱动杆和同步齿形带带动上旋转体转动，所述的上旋转体带动夹持试件的上夹具转动，实现拉扭组合试验；
对试件进行旋转拉伸试验时，所述的下夹具松开下旋转体，所述的上夹具松开上旋转体，所述的横梁带动上夹具向上移动，并通过钢绳和滑轮同步带动驱动齿形带驱动联轴器转动，所述的联轴器分别通过第一分离式驱动杆、第二分离式驱动杆和同步齿形带带动上旋转体和下旋转体转动，所述的上旋转体和下旋转体分别带动夹持试件的上夹具和下夹具转动，实现旋转拉伸试验。
进一步地，所述的下夹具包括下套筒盖和辅助夹持块，所述的下套筒盖固定设置于下机夹头上，所述的下旋转体通过轴承套设于下套筒盖内，所述的辅助夹持块设置于下旋转体上，用于夹持试件，所述的下旋转体与辅助夹持块之间还设置紧固螺栓，用于推动辅助夹持块夹紧试件。
进一步地，所述的传动机构还包括弹簧，所述的弹簧的一端与第一分离式驱动杆连接，另一端与联轴器连接，弹簧作用是使第一分离驱动杆适应试验机拉伸运动。
一种使用如所述的用于拉伸试验机的辅助结构的拉扭组合试验方法，包括以下步骤：
S11：控制下夹具固定夹紧下旋转体，并控制上夹具松开上旋转体；
S12：拉伸试验机的动力机构带动上夹具向上移动；
S13：拉伸试验机的动力机构通过传动机构带动上旋转体转动；
S14：上旋转体带动夹持试件的上夹具转动；
S15：试件的上端受到向上拉伸和转动的作用，实现拉扭组合试验。
一种使用如所述的用于拉伸试验机的辅助结构的拉扭组合试验方法，包括以下步骤：
S21：控制下夹具松开下旋转体，并控制上夹具松开上旋转体；
S22：拉伸试验机的动力机构带动上夹具向上移动；
S23：拉伸试验机的动力机构通过传动机构带动上旋转体和下旋转体转动；
S24：上旋转体和下旋转体分别带动夹持试件的上夹具和下夹具转动；
S25：试件的上端受到向上拉伸和转动的作用，下端受到转动的作用，实现旋转拉伸试验。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明通过设置上旋转块和下旋转块，配合上下夹具，结构简单，可直接安装于拉伸试验机上，与轴向拉伸试验机配合，能够实现对试件的拉扭组合试验，也能完成简易的旋转拉伸试验，适用性高；
2)本发明的上夹具和下夹具结构相同，与上旋转块和下旋转块配合使用的轴承和紧固螺栓都是现有部件，制作简单、加工成本低，方便互换使用；
3)本发明的辅助夹持模块属于灵活部件，可适应试件类型进行更换，充分利用现有设备资源对材料的多样力学行为进行分析。
附图说明
图1为本发明结构的示意图。
其中，1、拉伸试验机，2、横梁，3、上机夹头，4、试件，5、下机夹头，6、基座，7、上套筒盖，8、轴承，9、滑轮，10、驱动齿形带，11、第一分离式驱动杆，12、同步齿形带，13、下旋转体，14、钢绳，15、紧固螺栓，16、辅助夹持块，17、上旋转体，18、第二分离式驱动II杆，19、下套筒盖，20、联轴器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明提供一种用于拉伸试验机的辅助结构，用于实现对试件4的拉扭组合试验和旋转拉伸试验，该辅助结构安装于拉伸试验机上，包括夹具组件和转动组件。
本实施例中，采用的拉伸试验机1包括基座6、上机夹头3、下机夹头5和动力机构，动力机构包括横梁2、钢绳14、滑轮9和驱动齿形带10，滑轮9安装于基座6的侧壁上，横梁2设置于基座6上部，且横跨于基座6的两侧壁之间，能够沿竖直方向上下运动，钢绳14的一端固定设置于横梁2上，另一端绕过滑轮9后与驱动齿形带10连接，驱动齿形带10与转动组件连接，上机夹头3与横梁2连接，下机夹头5设置于基座6的底部，上机夹头3和下机夹头5相互同轴且对称设置。
转动组件包括上旋转体17、下旋转体13和传动机构，上旋转体17和下旋转体13分别安装于上夹具和下夹具上，传动机构包括同步齿形带12、第一分离式驱动杆11、第二分离式驱动杆18、弹簧和联轴器20，联轴器20的外侧壁与驱动齿形带10相互啮合连接，第一分离式驱动杆11的一端通过弹簧与联轴器20同轴连接，另一端通过同步齿形带12与上旋转体17连接，第二分离式驱动杆18的一端与联轴器20同轴连接，另一端通过同步齿形带12与下旋转体13连接。
夹具组件用于夹持试件4，包括上夹具和下夹具，下夹具包括下套筒盖19和辅助夹持块16，下套筒盖19固定设置于下机夹头5上，下旋转体13通过轴承8套设于下套筒盖19内，辅助夹持块16设置于下旋转体13上，用于夹持试件4，下旋转体13与辅助夹持块16之间还设置紧固螺栓15，用于推动辅助夹持块16夹紧试件4。上夹具与下夹具的结构相同，相互同轴且对称设置于拉伸试验机1内，上旋转体17通过轴承8套设于上套筒盖7内，其上也设置辅助夹持块16，上旋转体17与辅助夹持块16之间也设置紧固螺栓15。
本发明还提供利用该辅助结构进行试验的方法，包括拉扭组合试验方法和旋转拉伸试验方法。
需要对试件4进行拉扭组合试验时，执行以下步骤：
11)控制下夹具固定夹紧下旋转体13，上夹具松开上旋转体17；
12)横梁2向上移动；
13)带动上夹具向上移动，通过钢绳14和滑轮9同步带动驱动齿形带10驱动联轴器20转动；
14)联轴器20通过第一分离式驱动杆11和同步齿形带12带动上旋转体17转动；
15)上旋转体17带动夹持试件4的上夹具转动，实现拉扭组合试验。
需要对试件4进行旋转拉伸试验时，执行以下步骤：
21)控制下夹具松开下旋转体13，上夹具松开上旋转体17；
22)横梁2向上移动；
23)带动上夹具向上移动，并通过钢绳14和滑轮9同步带动驱动齿形带10驱动联轴器20转动；
24)联轴器20分别通过第一分离式驱动杆11、第二分离式驱动杆18和同步齿形带12带动上旋转体17和下旋转体13转动；
25)上旋转体17和下旋转体13分别带动夹持试件4的上夹具和下夹具转动，实现旋转拉伸试验。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于拉伸试验机的辅助结构，用于实现对试件(4)的拉扭组合试验和旋转拉伸试验，其特征在于，该辅助结构安装于拉伸试验机上，包括夹具组件和转动组件，所述的夹具组件用于夹持试件(4)，包括上夹具和下夹具，所述的上夹具与拉伸试验机(1)的动力机构连接，所述的下夹具安装于拉伸试验机(1)底部，所述的转动组件包括上旋转体(17)、下旋转体(13)和传动机构，所述的上旋转体(17)和下旋转体(13)分别安装于上夹具和下夹具上，并通过传动机构与拉伸试验机(1)的动力机构连接；
对试件(4)进行拉扭组合试验时，所述的下夹具固定夹紧下旋转体(13)，所述的上夹具松开上旋转体(17)，所述的拉伸试验机(1)的动力机构带动上夹具向上移动，并通过传动机构带动上旋转体(17)转动，所述的上旋转体(17)带动夹持试件(4)的上夹具转动，实现拉扭组合试验；
对试件(4)进行旋转拉伸试验时，所述的下夹具松开下旋转体(13)，所述的上夹具松开上旋转体(17)，所述的拉伸试验机(1)的动力机构带动上夹具向上移动，并通过传动机构同时带动上旋转体(17)和下旋转体(13)转动，所述的上旋转体(17)和下旋转体(13)分别带动夹持试件(4)的上夹具和下夹具转动，实现旋转拉伸试验；
所述的拉伸试验机(1)包括基座(6)、上机夹头(3)、下机夹头(5)和动力机构，所述的动力机构设置于基座(6)的上部，所述的上机夹头(3)与动力机构连接，所述的下机夹头(5)设置于基座(6)的底部，所述的上机夹头(3)和下机夹头(5)相互同轴且对称设置；
所述的上夹具安装于上机夹头(3)上，所述的下夹具安装于下机夹头(5)上，所述的上夹具与下夹具的结构相同，相互同轴且对称设置于拉伸试验机(1)内；
所述的传动机构包括同步齿形带(12)、第一分离式驱动杆(11)、第二分离式驱动杆(18)和联轴器(20)，所述的联轴器(20)与拉伸试验机(1)的动力机构连接，所述的第一分离式驱动杆(11)的一端与联轴器(20)同轴连接，另一端通过同步齿形带(12)与上旋转体(17)连接，所述的第二分离式驱动杆(18)的一端与联轴器(20)同轴连接，另一端通过同步齿形带(12)与下旋转体(13)连接；
所述的动力机构包括横梁(2)、钢绳(14)、滑轮(9)和驱动齿形带(10)，所述的滑轮(9)安装于基座(6)的侧壁上，所述的横梁(2)设置于基座(6)上部，且横跨于基座(6)的两侧壁之间，能够沿竖直方向上下运动，所述的钢绳(14)的一端固定设置于横梁(2)上，另一端绕过滑轮(9)后与驱动齿形带(10)连接，所述的驱动齿形带(10)与联轴器(20)的外侧壁相互啮合连接；
对试件(4)进行拉扭组合试验时，所述的下夹具固定夹紧下旋转体(13)，所述的上夹具松开上旋转体(17)，所述的横梁(2)带动上夹具向上移动，并通过钢绳(14)和滑轮(9)同步带动驱动齿形带(10)驱动联轴器(20)转动，所述的联轴器(20)通过第一分离式驱动杆(11)和同步齿形带(12)带动上旋转体(17)转动，所述的上旋转体(17)带动夹持试件(4)的上夹具转动，实现拉扭组合试验；
对试件(4)进行旋转拉伸试验时，所述的下夹具松开下旋转体(13)，所述的上夹具松开上旋转体(17)，所述的横梁(2)带动上夹具向上移动，并通过钢绳(14)和滑轮(9)同步带动驱动齿形带(10)驱动联轴器(20)转动，所述的联轴器(20)分别通过第一分离式驱动杆(11)、第二分离式驱动杆(18)和同步齿形带(12)带动上旋转体(17)和下旋转体(13)转动，所述的上旋转体(17)和下旋转体(13)分别带动夹持试件(4)的上夹具和下夹具转动，实现旋转拉伸试验。
2.根据权利要求1所述的一种用于拉伸试验机的辅助结构，其特征在于，所述的下夹具包括下套筒盖(19)和辅助夹持块(16)，所述的下套筒盖(19)固定设置于下机夹头(5)上，所述的下旋转体(13)通过轴承(8)套设于下套筒盖(19)内，所述的辅助夹持块(16)设置于下旋转体(13)上，用于夹持试件(4)，所述的下旋转体(13)与辅助夹持块(16)之间还设置紧固螺栓(15)，用于推动辅助夹持块(16)夹紧试件(4)。
3.根据权利要求1所述的一种用于拉伸试验机的辅助结构，其特征在于，所述的传动机构还包括弹簧，所述的弹簧的一端与第一分离式驱动杆(11)连接，另一端与联轴器(20)连接。
4.一种使用如权利要求1-3任一项所述的用于拉伸试验机的辅助结构的拉扭组合试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：控制下夹具固定夹紧下旋转体(13)，并控制上夹具松开上旋转体(17)；
S12：拉伸试验机(1)的动力机构带动上夹具向上移动；
S13：拉伸试验机(1)的动力机构通过传动机构带动上旋转体(17)转动；
S14：上旋转体(17)带动夹持试件(4)的上夹具转动；
S15：试件(4)的上端受到向上拉伸和转动的作用，实现拉扭组合试验。
5.一种使用如权利要求1-3任一项所述的用于拉伸试验机的辅助结构的拉扭组合试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
S21：控制下夹具松开下旋转体(13)，并控制上夹具松开上旋转体(17)；
S22：拉伸试验机(1)的动力机构带动上夹具向上移动；
S23：拉伸试验机(1)的动力机构通过传动机构带动上旋转体(17)和下旋转体(13)转动；
S24：上旋转体(17)和下旋转体(13)分别带动夹持试件(4)的上夹具和下夹具转动；
S25：试件(4)的上端受到向上拉伸和转动的作用，下端受到转动的作用，实现旋转拉伸试验。
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