CN112816320A - 一种橡胶超弹性测试夹具及其测试试件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种橡胶超弹性测试夹具及其测试试件，其包括：底座、设置在底座上的第一固定块，与第一固定块配合连接固定的第二紧固定块以及用于将第一固定块和第二固定块固定收紧连接的收紧螺丝，第一固定块与第二固定块抵接的接触面分别对应设置有固定槽，固定槽对应配合形成安装部，第二固定块上设置有通孔，第一固定块上设置与通孔对应的锁紧螺孔，本发明采用单轴拉伸、平面拉伸、双轴拉伸三种测试试件同一硫化模具直接硫化成型的带肋的橡胶试件，配合带有圆柱形槽孔的夹具进行橡胶超弹性本构行为的拉伸测试，本发明有效避免了试件裁切制作导致的试件形状缺陷和拉伸测试过程中试件滑移导致的测试结果不准确。

Description

一种橡胶超弹性测试夹具及其测试试件

技术领域

本发明涉及橡胶材料测试技术领域，特别涉及到一种橡胶超弹性测试夹具及其测试试件。

背景技术

如图15-17所示，硫化橡胶超弹性本构测试由双轴拉伸测试、单轴拉伸测试和平面拉伸测试3种测试组成。现有测试试件为1mm或2mm厚的硫化橡胶平板经试样裁刀冲压裁切制成，测试前将试件放置于平板夹具中间，通过紧固螺钉减小平板夹具两个平面的间距，夹紧试件，后开始拉伸测试。

如图18-19所示，双轴拉伸、单轴拉伸和平面拉伸3种试件由对应形状的裁刀裁切1mm等厚的硫化橡胶平板制得，裁刀刃口的质量会影响试件裁断面的光滑程度。裁刀下压过程中，刀刃裁切对橡胶材料产生压力，这种压力导致裁切过程中硫化橡胶板发生变形。裁切完成后，裁刀刃口对裁切完成的拉伸试件的压力消除，试件裁断面位置的材料向内收缩导致切口表面呈现出“双C”型凹陷，直接影响裁切完成后试件的截面尺寸精度。截面尺寸不准确，导致测试过程中基于试件截面尺寸计算的工程应力与真实工程应力值产生偏差。

双轴拉伸、单轴拉伸和平面拉伸3种试件在平板夹具中夹持，夹具紧固前状态。夹具紧固前调整加载设备载荷数值归0，调整加载设备位移数值归0。通过螺栓紧固减小夹具平板的面间距调整夹具对测试试件的夹持力，橡胶材料测试试件的夹持部位在夹紧力作用下受到压缩作用，夹紧前夹具2个平板间的部分橡胶材料向非夹持区方向流动，夹紧前非夹持位置的橡胶材料数量增加。

如图20-21所示，试件夹紧后，夹具端位置不变，非夹持区域处材料发生翘曲，加载设备力值传感器因材料受到压缩作用产生负值。由于试件紧固以后产生试件屈曲和部分反作用力，加载设备载荷通道产生负值，需要重新调整设备的初始位置和载荷数值，增加了测试流程，影响测试结果的准确性。

双轴拉伸、单轴拉伸和平面拉伸3种试件在平板夹具中夹持，通过螺栓紧固减小夹具平板的面间距来提供试件加载端约束力，加载过程中平板夹具的间距保持不变。随着拉伸变形量的增加，非夹持部位的橡胶厚度减小，当非夹持位置的橡胶材料厚度小于夹持位置橡胶厚度时，夹具夹紧力消失，夹持部位部分橡胶试件脱离夹具，橡胶试件发生滑移。测试过程中测试试件夹持滑移，影响真实的力、位移参数取值，影响测试结果的准确程度。

发明内容

本申请的一些实施例中，提供了一种橡胶超弹性测试夹具及其测试试件，本申请采用单轴拉伸、平面拉伸、双轴拉伸三种测试试件同一硫化模具直接硫化成型的带肋的橡胶试件，配合带有圆柱形槽孔的夹具进行橡胶超弹性本构行为的拉伸测试，本申请有效避免了试件裁切制作导致的试件形状缺陷和拉伸测试过程中试件滑移导致的测试结果不准确。

本申请的一些实施例中，改进了所述测试试件，本申请的测试试件采用直接硫化成型的方式制得，硫化成熟脱模并停放24小时后，无需裁刀裁切，可直接用于测试，避免了裁刀裁切硫化橡胶板制作试件过程导致的切口断面出现“双C”型凹陷的问题。

本申请的一些实施例中，改进了所述橡胶超弹性测试夹具，本申请设置有安装部和夹持部，本申请采用测试夹具的圆柱形安装部夹持硫化橡胶试件圆柱形夹持部的方式夹持，在大应变测试条件下，夹持部与安装部可提供足够的约束力，在硫化橡胶测试区域拉伸变形厚度减小的情况下不发生夹持位置的试件滑移，得到准确的加载力和加载位移测试结果。

本申请的一些实施例中，提供了一种橡胶超弹性测试夹具，包括底座、设置在底座上的第一固定块，与所述第一固定块配合连接固定的第二紧固定块以及用于将所述第一固定块和第二固定块固定收紧连接的收紧螺丝，所述第二固定块与所述第一固定块相互抵接，且所述第一固定块与所述第二固定块抵接的接触面分别对应设置有固定槽，所述固定槽对应配合形成安装部；所述第二固定块上设置有通孔，所述第一固定块上设置与通孔对应的锁紧螺孔；所述收紧螺丝穿过所述通孔，且旋合于所述锁紧螺孔内。

本申请的一些实施例中，提供了一种橡胶超弹性测试试件，所述试件包括试件本体和设置于所述试件端部的夹持部；其中，所述夹持部由多个所述橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请的一些实施例中，所述试件本体包括中央区和拉伸区，所述中央区为正方形，所述四个拉伸区围绕所述中央区向外延伸并组成十字形，所述拉伸区的端部设置有所述夹持部；所述夹持部由四个所述橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请的一些实施例中，所述拉伸区设置为1mm等厚的，且长度为34mm的硫化橡胶平板。

本申请的一些实施例中，所述夹持部设置为直径为4mm、轴向高度34mm的圆柱形夹持肋。

本申请的一些实施例中，相邻的两个拉伸区之间设置有半径为3mm的圆弧形边缘过渡圆角。

本申请的一些实施例中，提供了一种橡胶超弹性测试试件，所述试件本体形状为近似长方形结构，两端设置为加载区；所述试件中部位置的两侧边沿长度方向相对向内形成对称的半径20mm的圆弧过渡，形成拉伸区，所述夹持部沿所述试件的宽度方向与所述加载区连接；所述夹持部由两个所述橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请的一些实施例中，所述试件两端的所述夹持部设置为直径4mm、且轴向高度为14mm的圆柱形肋；所述试件本体设置为厚度为1mm的近似长方体硫化橡胶平板，所述试件两端的所述加载区宽度设置为14mm；所述拉伸区中部两侧边距离最近的位置为6mm，且所述拉伸区本体长度为24mm。

本申请的一些实施例中，提供了一种橡胶超弹性测试试件，所述试件本体形状为长方形，且所述试件本体包括拉伸区，所述夹持部沿所述试件的长度方向连接于所述试件的两端；所述夹持部由两个所的橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请的一些实施例中，所述夹持部设置为：直径为4mm、且轴向高度为150mm的圆柱形肋；所述拉伸区设置为：长度为150mm，宽度为15mm，且厚度为1mm的等厚长方体硫化橡胶平板。

附图说明

图1是本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具和测试试件的安装配合示意图；

图2是本申请的一些实施例中的测试试件的硫化模具示意图；

图3是本申请的一些实施例中的测试试件的结构示意图之一；

图4是本申请的一些实施例中的测试试件的结构示意图之二；

图5是本申请的一些实施例中的测试试件的结构示意图之三；

图6是本申请的一些实施例中的单轴拉伸测试的试件拉伸前的结构示意图；

图7是本申请的一些实施例中的单轴拉伸测试的配合示意图；

图8是本申请的一些实施例中的单轴拉伸测试的试件拉伸后的结构示意图；

图9是本申请的一些实施例中的平面拉伸测试的试件拉伸前的结构示意图；

图10是本申请的一些实施例中的平面拉伸测试的配合示意图；

图11是本申请的一些实施例中的平面拉伸测试的试件拉伸后的结构示意图；

图12本申请的一些实施例中的双轴拉伸测试的试件拉伸前的结构示意图；

图13是本申请的一些实施例中的双轴拉伸测试的配合示意图；

图14是本申请的一些实施例中的双轴拉伸测试的试件拉伸后的结构示意图；

图15是现有技术中的双轴拉伸测试的试件结构示意图；

图16是现有技术中的单轴拉伸测试的试件结构示意图；

图17是现有技术中的平面拉伸测试的试件结构示意图；

图18是现有技术中的测试试件裁断面缺陷示意图之一；

图19是现有技术中的测试试件裁断面缺陷示意图之二；

图20是现有技术中的测试试件夹持前的结构示意图；

图21是现有技术中的测试试件夹持后的结构示意图；

图中：

100、底座；110、第一固定块；111、锁紧螺孔；120、第二固定块；121、通孔；130、固定槽；131、安装部；200、试件；210、试件本体；220、夹持部；221、圆柱形夹持肋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文是结合附图对本发明的优选的实施例说明。

如图1所示，根据本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具及其测试试件，其包括：橡胶超弹性测试夹具，橡胶超弹性测试夹具设置于现有技术中的橡胶双轴拉伸试验机的伸缩杆上。

橡胶超弹性测试夹具用于夹持试件200进行超弹性拉伸试验。

由驱动装置(电动缸)带动伸缩杆伸缩进行试件200的拉伸试验。

本申请中，测试夹具包括紧固座和紧固配合部，紧固座上设置有固定轴套，固定轴套用于将紧固座可拆卸地固定连接在伸缩杆上，紧固座上还设置有放置平面，用于与紧固配合部平面接触配合连接。

如图1所示，根据本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具，其包括：底座100，底座100上设置有第一固定块110、第二固定块120和收紧螺丝。

其中，第二固定块120配合连接固定于第一固定块110，收紧螺丝将第一固定块110和第二固定块120固定收紧连接，第二固定块120与第一固定块110相互抵接。

本申请中，第二固定块120上设置有通孔121，第一固定块110上设置与通孔121对应的锁紧螺孔111，收紧螺丝穿过通孔121，且旋合于锁紧螺孔111内。

如图1所示，根据本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具，其包括：固定槽130，固定槽130对应配合形成有安装部131。

固定槽130用于固定测试试件200。

第一固定块110与第二固定块120抵接的接触面分别对应设置有固定槽130。

如图3-5所示，根据本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具及其测试试件，其包括：试件200。

试件200包括试件本体210和设置于试件200端部的夹持部220。

本申请中，夹持部220由多个的橡胶超弹性测试夹具夹持。

需要说明的是，本申请采用测试夹具的圆柱形安装部131夹持硫化橡胶试件200的圆柱形夹持部220的方式夹持，在大应变测试条件下，夹持部220与安装部131可提供足够的约束力，在硫化橡胶测试区域拉伸变形厚度减小的情况下不发生夹持位置的试件200滑移，得到准确的加载力和加载位移测试结果。

如图6-14所示，根据本申请的一些实施例中的橡胶超弹性测试夹具及其测试试件，其硫化橡胶超弹性本构测试由双轴拉伸测试、单轴拉伸测试和平面拉伸测试3种测试组成。

如12-14图所示，根据本申请的一些实施例中双轴拉伸测试的试件200，其包括：试件200本体，试件200本体由中央区和拉伸区组成。

中央区为正方形，四个拉伸区围绕中央区向外延伸并组成十字形，拉伸区的端部设置有夹持部220；夹持部220由四个橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请中，拉伸区设置为1MM等厚的，且长度为34MM的硫化橡胶平板，夹持部220设置为直径为4MM、轴向高度34MM的圆柱形夹持肋221，相邻的两个拉伸区之间设置有半径为3MM的圆弧形边缘过渡圆角。

如图9-11所示，根据本申请的一些实施例中平面拉伸测试的试件200，其包括：试件本体210，试件本体210形状为近似长方形结构。

试件本体210两端设置为加载区。

试件200中部位置的两侧边沿长度方向相对向内形成对称的半径20MM的圆弧过渡，形成拉伸区，夹持部220沿试件200的宽度方向与加载区连接；夹持部220由两个橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请中，试件200两端的夹持部220设置为直径4MM、且轴向高度为14MM的圆柱形肋；试件200本体设置为厚度为1MM的近似长方体硫化橡胶平板，试件200两端的加载区宽度设置为14MM；拉伸区中部两侧边距离最近的位置为6MM，且拉伸区本体长度为24MM。

如图6-8所示，根据本申请的一些实施例中单轴拉伸测试的试件200，其包括：试件本体210，试件本体210本体形状为长方形。

试件本体210包括拉伸区，夹持部220沿试件200的长度方向连接于试件200的两端，夹持部220由两个如权利要求1的橡胶超弹性测试夹具夹持。

本申请中，夹持部220设置为：直径为4MM、且轴向高度为150MM的圆柱形肋；拉伸区设置为：长度为150MM，宽度为15MM，且厚度为1MM的等厚长方体硫化橡胶平板。

如图2所示，根据本申请的一些实施例中的测试试件，本申请的3种拉伸模式测试试件200的形成原理：由未硫化橡胶填充到同一块加工有3种试件200形状3维空腔的硫化模具中，经历相同的硫化程序制得硫化橡胶测试试件200。

其中，硫化模具包括：加工有试件200型腔的硫化上模、加工有试件200型腔的硫化下模、硫化模具试件200型腔和填充到模具型腔中的未硫化胶料。

本申请中，本申请的3种测试试件200采用直接硫化成型的方式制得，硫化成熟脱模并停放24小时后，无需裁刀裁切，可直接用于测试，避免了硫化条件波动对材料性能的影响，避免了裁刀质量对试件200裁断面粗糙度的影响，避免了原方案裁刀裁切硫化橡胶板制作试件200过程导致的切口断面出现“双C”型凹陷的问题。

本申请中，测试试件200的加工形式可以是任何模具成型工艺，例如注塑成型、模压成型等，可以根据试件200测试区域的厚度，试件200的具体尺寸均可进行调整，在此对测试试件200的加工形式不做说明。尽管为了阐明主题发明专利已经示出了某些典型的实施实例和细节，但对于本领域技术人员显而易见的是，在不背离主题发明范围的情况下，可以作出各种改变和变型。

如图1和图6-14所示，根据本申请的一些实施例中单轴拉伸测试的夹持过程为：

S1、试件200硫化成熟后，室温条件静置24小时以上；

S2、加载设备安装橡胶超弹性测试夹具，载荷清零，位移清零；

S3、松开收紧螺丝，取下橡胶超弹性测试夹具的第一固定块110；

S4、试件200端部的夹持部220放入橡胶超弹性测试夹具的安装部131内：

S5、将第一固定块110放入原位，并将收紧螺丝穿过通孔121，且旋合于锁紧螺孔111内。

本申请中，试件200夹持结束后，本申请无需额外调整设备加载轴位置，可以直接开始橡胶超弹性本构测试流程。

如图1和图6-14所示，根据本申请的一些实施例，双轴拉伸测试和平面拉伸测试的试件200夹持过程与单轴拉伸测试试件200夹持过程相同，在此不进行说明。

根据本申请的第一构思，由于本申请采用单轴拉伸、平面拉伸、双轴拉伸三种测试试件同一硫化模具直接硫化成型的带肋的橡胶试件，配合带有圆柱形槽孔的夹具进行橡胶超弹性本构行为的拉伸测试，所以本申请有效避免了试件裁切制作导致的试件形状缺陷和拉伸测试过程中试件滑移导致的测试结果不准确。

根据本申请的第二构思，由于本申请改进了测试试件，本申请的测试试件采用直接硫化成型的方式制得，硫化成熟脱模并停放24小时后，所以本申请无需裁刀裁切，可直接用于测试，避免了裁刀裁切硫化橡胶板制作试件过程导致的切口断面出现“双C”型凹陷的问题。

根据本申请的第三构思，由于本申请改进了橡胶超弹性测试夹具，本申请设置有安装部和夹持部，本申请采用测试夹具的圆柱形安装部夹持硫化橡胶试件圆柱形夹持部的方式夹持，所以本申请在大应变测试条件下，夹持部与安装部可提供足够的约束力，在硫化橡胶测试区域拉伸变形厚度减小的情况下不发生夹持位置的试件滑移，得到准确的加载力和加载位移测试结果。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种橡胶超弹性测试夹具，包括底座、设置在底座上的第一固定块，与所述第一固定块配合连接固定的第二固定块以及用于将所述第一固定块和第二固定块固定收紧连接的收紧螺丝；

其特征在于，所述第二固定块与所述第一固定块相互抵接，且所述第一固定块与所述第二固定块抵接的接触面分别对应设置有固定槽；

所述固定槽对应配合形成安装部；

所述第二固定块上设置有通孔，所述第一固定块上设置与通孔对应的锁紧螺孔；

所述收紧螺丝穿过所述通孔，且旋合于所述锁紧螺孔内。

2.一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述试件包括试件本体和设置于所述试件端部的夹持部；

所述试件本体包括中央区和拉伸区，所述中央区为正方形，所述四个拉伸区围绕所述中央区向外延伸并组成十字形，所述拉伸区的端部设置有所述夹持部；

所述夹持部由四个如权利要求1所述橡胶超弹性测试夹具夹持。

3.如权利要求2所述的一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述拉伸区设置为1mm等厚的，且长度为34mm的硫化橡胶平板。

4.如权利要求2所述的一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述夹持部设置为直径为4mm、轴向高度34mm的圆柱形夹持肋。

5.如权利要求2的一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，相邻的两个拉伸区之间设置有半径为3mm的圆弧形边缘过渡圆角。

6.一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述试件包括试件本体和设置于所述试件端部的夹持部；

所述试件本体形状为近似长方形结构，两端设置为加载区；

所述试件中部位置的两侧边沿长度方向相对向内形成对称的半径20mm的圆弧过渡，形成拉伸区，所述夹持部沿所述试件的宽度方向与所述加载区连接；

所述夹持部由两个如权利要求1所述的橡胶超弹性测试夹具夹持。

7.如权利要求6所述的一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述试件两端的所述夹持部设置为直径4mm、且轴向高度为14mm的圆柱形夹持肋；

所述试件本体设置为厚度为1mm的近似长方体硫化橡胶平板，所述试件两端的所述加载区宽度设置为14mm；

所述拉伸区中部两侧边距离最近的位置为6mm，且所述拉伸区本体长度为24mm。

8.一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述试件包括试件本体和设置于所述试件端部的夹持部；

所述试件本体形状为长方形，且所述试件本体包括拉伸区，所述夹持部沿所述试件的长度方向连接于所述试件的两端；

所述夹持部由两个如权利要求1所述的橡胶超弹性测试夹具夹持。

9.如权利要求8所述的一种橡胶超弹性测试试件，其特征在于，所述夹持部设置为：直径为4mm、且轴向高度为150mm的圆柱形夹持肋；

所述拉伸区设置为：长度为150mm，宽度为15mm，且厚度为1mm的等厚长方体硫化橡胶平板。

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