CN112697578B - 一种高速拉伸试验夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高速拉伸试验夹具，其中，所述高速拉伸试验夹具包括静态夹具部件和动态夹具部件，其中：所述静态夹具部件连接至试验机的静态部分，并且夹持试验样件的一端；所述动态夹具部件连接至所述试验机的动态部分，并且夹持所述试验样件的另一端。根据本发明的高速拉伸试验夹具，能够提供适用于不同尺寸试验样件的灵活性，并且保证良好的对中性，从而能够满足灵活、精确的试验需求。

Description

一种高速拉伸试验夹具
技术领域
本发明属于材料试验的技术领域，特别涉及一种适用于高速拉伸试验的夹具。
背景技术
目前，交通行业对结构的被动安全有较高的要求。被动安全的验证可以通过碰撞试验和仿真计算来进行。对于轨道交通行业而言，整车级别的碰撞试验成本高昂，因此主要通过仿真计算的手段来进行被动安全的验证。对于仿真计算而言，准确的材料参数非常重要；而这些材料参数主要依靠材料的高速拉伸试验来获取。在高速拉伸试验过程中，夹具的强度、行程、精度等都直接影响到试验结果的准确性。
现有的材料动态拉伸试验夹具一般包括以下两种：一种为一端带有长导杆、另一端为楔形夹面，试验前先对试样进行预夹紧，长导杆外带有套筒的构造；另一种为试验前不进行预夹紧但夹面与试验件有非常微小的间隙，夹头被销子撑开，当夹头运动到限位时，销子被弹开，夹面瞬间完成试验件夹持。第一种夹具中的套筒多为一体成型，不易满足不同尺寸的样件，且导杆与套筒之间有间隙，导致对中性不佳；第二种夹具夹持效果不是特别理想。
发明内容
鉴于现有夹具的上述问题，本发明的目的是提供适用于不同尺寸试验样件的灵活性，并且保证良好的对中性，从而能够满足灵活、精确的试验需求。
本发明的实施例提供一种高速拉伸试验夹具，包括静态夹具部件和动态夹具部件，其中：所述静态夹具部件连接至试验机的静态部分，并且夹持试验样件的一端；所述动态夹具部件连接至所述试验机的动态部分，并且夹持所述试验样件的另一端。
进一步地，所述静态夹具部件包括底座、楔形夹片和楔形螺母，其中：所述底座连接至所述试验机的静态部分并且包括滑轨；所述楔形夹片包括与所述底座的滑轨配合的滑槽，从而能够镶嵌安装至所述底座；所述楔形螺母套在所述楔形夹片的外侧，从而使得所述楔形夹片能够夹持试验样件的一端。
进一步地，所述楔形夹片的外侧设置有自锁螺纹，所述楔形螺母的内侧设置有与所述楔形夹片的自锁螺纹配合的螺纹，从而能够通过所述楔形螺母的旋转来调节所述楔形夹片对于所述试验样件的夹持的松紧程度。
进一步地，所述动态夹具部件包括套筒和活动件，其中：所述套筒包括第一端盖、第二端盖以及连接在所述第一端盖和所述第二端盖之间的多个导轨；所述活动件包括法兰、夹头以及连接在所述法兰和所述夹头之间的导杆；所述法兰包括与所述多个导轨配合的多个限位缺口，使得所述活动件能够在多个限位缺口与所述多个导轨配合的情况下在轴向方向上移动。
进一步地，所述套筒包括六个导轨，所述法兰包括与所述六个导轨配合的六个限位缺口。
进一步地，在所述第一端盖上设置有连接头，所述动态夹具部件通过所述连接头连接至所述试验机的动态部分。
进一步地，所述连接头是螺纹头。
进一步地，所述夹头夹持所述试验样件的另一端。
进一步地，所述多个导轨与所述第一端盖和所述第二端盖分别螺纹连接。
进一步地，所述限位缺口的横截面形状为半圆弧与直线段的组合。
通过本发明的高速拉伸试验夹具，能够提供适用于不同尺寸试验样件的灵活性，并且保证良好的对中性，从而能够满足灵活、精确的试验需求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明具体实施例的高速拉伸试验夹具的示意图。
图2为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的底座的示意图。
图3为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的楔形夹片的示意图。
图4为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的楔形螺母的示意图。
图5为图1中的A-A剖视图，示出了法兰与多个导轨的配合。
图6为根据本发明具体实施例的动态夹具部件的示意图，示出了法兰和导杆的一部分。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为根据本发明具体实施例的高速拉伸试验夹具的示意图。
如图1所示，根据本发明的实施例，提供了一种高速拉伸试验夹具，包括静态夹具部件和动态夹具部件，静态夹具部件连接至试验机(未示出)的静态部分，并且夹持试验样件的一端；动态夹具部件连接至试验机的动态部分，并且夹持试验样件的另一端。
本发明的实施例适用于现有或未来开发的任何拉伸试验机，也适用于金属及非金属材料的测试。这里，为了便于说明，试验样件采用了长条形状。本领域技术人员应该理解，这并不构成对本发明的限制。本发明也同样适用于夹持其他形状的样件进行拉伸试验的应用场景。
静态夹具部件包括底座1、楔形夹片2和楔形螺母3。图2为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的底座1的示意图。图3为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的楔形夹片2的示意图。图4为根据本发明具体实施例的静态夹具部件的楔形螺母3的示意图。
根据本发明的实施例，底座1连接至试验机的静态部分并且包括滑轨；楔形夹片2包括与底座1的滑轨配合的滑槽，从而能够镶嵌安装至底座1；楔形螺母3套在楔形夹片2的外侧，从而使得楔形夹片2能够夹持试验样件的一端。
这里，试验机的静态部分可以是试验机的固定平台，即，在进行高速拉伸试验的过程中相对静止的部分，例如设置有T型滑槽的T型台。底座1可以通过本领域已知的任何方式连接至试验机的T型台。楔形夹片2与底座1通过滑槽、滑轨的方式实现镶嵌安装，从而能够方便地安装和拆卸。当然，滑槽滑轨的镶嵌安装方式只是本发明的一个实施例，其他安装方式也在本发明的范围之内。
楔形夹片2的外侧设置有自锁螺纹(未示出)，楔形螺母3的内侧设置有与楔形夹片2的自锁螺纹配合的螺纹(未示出)，从而能够通过楔形螺母3的旋转来调节楔形夹片2对于试验样件的夹持的松紧程度。也就是说，当试验样件的一端夹持在楔形夹片2中时，通过将楔形螺母3套在楔形夹片2的外侧并沿不同方向旋转楔形螺母3，试验样件可以相应地被夹紧或放松。
图5为图1中的A-A剖视图，示出了法兰与多个导轨的配合。图6为根据本发明具体实施例的动态夹具部件的示意图，示出了法兰和导杆的一部分。
动态夹具部件包括套筒和活动件，其中：套筒包括第一端盖6、第二端盖8以及连接在第一端盖6和第二端盖8之间的多个导轨4；活动件包括法兰7、夹头10以及连接在法兰7和夹头10之间的导杆9；法兰7包括与多个导轨4配合的多个限位缺口，使得活动件能够在多个限位缺口与多个导轨4配合的情况下在轴向方向上移动。
换句话说，第一端盖6、第二端盖8以及多个导轨4构成了套筒的主要部分，导轨4将第一端盖6和第二端盖8连接在一起；法兰7、夹头10以及导杆9构成了活动件的主要部分，导杆9将法兰7和夹头10连接在一起。多个导轨4与第一端盖6和第二端盖8分别螺纹连接。夹头10夹持试验样件的另一端。这里，轴向方向指进行拉伸试验的拉伸方向，即施加拉力的大致方向；在图1中体现为点划线/中心线方向。
在高速拉伸试验中，根据试验样件长度的不同，可以选择不同长度的导轨4。根据本发明的实施例，导轨4的两端具有螺纹，中间部分为光杆。第一端盖6和第二端盖8上开有与导轨4的螺纹相匹配的螺纹孔。在更换导轨4时，同时与第一端盖6和第二端盖8分离，且需要同时更换所有导轨。也就是说，可以通过改变导轨的长度或者更换不同长度的导轨，来适应不同长度的试验样件，从而提供适用于不同尺寸试验样件的灵活性。
从侧面观察，也可参见图5，法兰7为花瓣形，导轨镶嵌在其限位缺口中。根据本发明的实施例，限位缺口的横截面形状为半圆弧与直线段的组合，从而在便于将导轨镶嵌在限位缺口中的同时也避免其脱离。也就是说，通过相互配合的限位缺口和导轨，提供了便利的安装/组装方式，有效提高了工作效率。
根据本发明的实施例，套筒包括六个导轨4，法兰7包括与六个导轨4配合的六个限位缺口。在考虑制造工艺、装配复杂程度等的情况下，这里导轨和限位缺口的数量是实现上述技术效果的优选情况。本领域技术人员可以理解，这里的导轨数量只是举例，本发明也包括2、3、4、5个以及8个或更多个导轨与相应数量限位缺口的情况。
通过图5可以看出，法兰7的多个限位缺口关于夹具的轴线中心对称，从而导轨4也是中心对称的。因此，在拉伸试验的过程中，例如在套筒与活动件发生相对运动时，通过这种相互配合的限位缺口和导轨，提供了良好的循迹性和对中性，从而更好地保证拉伸试验结果的可重复性与精确性。
根据本发明的实施例，在第一端盖6上设置有连接头5，动态夹具部件通过连接头5连接至试验机的动态部分。
根据本发明的实施例，连接头5是螺纹头。当然，本领域技术人员可以理解，连接头也可以是能够将动态夹具部件连接至试验机的动态部分的任何其他形式。
在高速拉伸试验过程中，试验机的动态部分使得连接头5运动，连接头5的运动带动套筒。当套筒运动到限位时，例如法兰7与第二端盖8接触和/或导杆9的锥形部分落入第二端盖8的锥形部分中时，拉力被传递至导杆9和夹头10，实现对试验样件的拉伸。
通过上文描述的高速拉伸试验夹具，能够提供适用于不同尺寸试验样件的灵活性，并且保证良好的对中性，从而能够满足灵活、精确的试验需求。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述高速拉伸试验夹具包括静态夹具部件和动态夹具部件，其中：
所述静态夹具部件连接至试验机的静态部分，并且夹持试验样件的一端；
所述动态夹具部件连接至所述试验机的动态部分，并且夹持所述试验样件的另一端；
其中，所述动态夹具部件包括套筒和活动件，其中：
所述套筒包括第一端盖(6)、第二端盖(8)以及连接在所述第一端盖(6)和所述第二端盖(8)之间的多个导轨(4)；
所述活动件包括法兰(7)、夹头(10)以及连接在所述法兰(7)和所述夹头(10)之间的导杆(9)；
所述法兰(7)包括与所述多个导轨(4)配合的多个限位缺口，使得所述活动件能够在多个限位缺口与所述多个导轨(4)配合的情况下在轴向方向上移动；
其中，当法兰(7)与第二端盖(8)接触和/或导杆(9)的锥形部分落入第二端盖(8)的锥形部分中时，拉力被传递至导杆(9)和夹头(10)，实现对试验样件的拉伸。
2.根据权利要求1所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述静态夹具部件包括底座(1)、楔形夹片(2)和楔形螺母(3)，其中：
所述底座(1)连接至所述试验机的静态部分并且包括滑轨；
所述楔形夹片(2)包括与所述底座(1)的滑轨配合的滑槽，从而能够镶嵌安装至所述底座(1)；
所述楔形螺母(3)套在所述楔形夹片(2)的外侧，从而使得所述楔形夹片(2)能够夹持试验样件的一端。
3.根据权利要求2所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述楔形夹片(2)的外侧设置有自锁螺纹，所述楔形螺母(3)的内侧设置有与所述楔形夹片(2)的自锁螺纹配合的螺纹，从而能够通过所述楔形螺母(3)的旋转来调节所述楔形夹片(2)对于所述试验样件的夹持的松紧程度。
4.根据权利要求3所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述套筒包括六个导轨(4)，所述法兰(7)包括与所述六个导轨(4)配合的六个限位缺口。
5.根据权利要求4所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，在所述第一端盖(6)上设置有连接头(5)，所述动态夹具部件通过所述连接头(5)连接至所述试验机的动态部分。
6.根据权利要求5所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述连接头(5)是螺纹头。
7.根据权利要求4所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述夹头(10)夹持所述试验样件的另一端。
8.根据权利要求4所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述多个导轨(4)与所述第一端盖(6)和所述第二端盖(8)分别螺纹连接。
9.根据权利要求4所述的高速拉伸试验夹具，其特征在于，所述限位缺口的横截面形状为半圆弧与直线段的组合。
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