CN113514330A - 一种拉伸试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种拉伸试验装置及方法，包括活动推筒、固定推筒、第一连接器和第二连接器；所述的第一连接器和第二连接器分别与测试样件的两端固连，固连了连接器的测试样件置于活动推筒的内部，活动推筒一端为受力端，另一端为非受力端，非受力端与第二连接器固连，活动推筒非受力端置于固定推筒的内部，固定推筒非固定端与第一连接器固连，活动推筒受力端受压力，使得活动推筒和固定推筒在测试样件的拉伸方向上实现相对运动，提供给测试样件的两端拉伸力。本发明通过活动、固定推筒间的位移来实现拉伸试件的被拉伸，活动推筒端面受压力，易均匀受力，避免因同轴度问题，造成的试件被撕裂。

Description

一种拉伸试验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种拉伸试验装置及方法，属于拉伸试验技术领域。
背景技术
新材料的研究、发展与应用一直是当代高新技术的重要内容之一。新材料技术领域的发展对促进世界各国军用和民用领域的高科技现代化起到了至关重要的作用，因此近年来备受重视。为了推动机械制造的发展，促进国防先进武器装备和国民经济高科技的快速涌现，都要求进一步加快新材料的研究。
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、屈服强度等是机械领域材料选本发明属于机械设计制造材料领域择的重要指标而这些指标是通过拉伸试验得到的。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。
拉伸测试实验采用拉伸试验装置完成，传统的拉伸测试方法在拉伸的一端固定，另一端与拉伸机螺纹连接或直接夹持，测试使通过拉伸机向上提拉拉伸测试样件，试验过程中采用拉力，拉伸方向与测试样件的轴向同轴度不好保证，两者不同轴容易导致样件受到横向切应力，造成样件被撕裂，使得得出的实验数据误差很大，需要再次进行试验得出更准确的值，时间会不断的积累，长久来看多次实验势必浪费工件和试验周期。
实用新型专利CN207742028U提供了一种拉伸试验夹具，拉伸试验夹具采用另一端被拉伸机向上提拉的拉伸方式，因拉力作用于连接孔处，作用面积小、压强大，很容易在连接孔处断裂；实用新型专利CN208579988 U提供一种拉伸压缩测试装置，拉伸方向与拉伸件的轴向同轴度保证困难，不同轴容易导致拉伸件受到横向切应力，造成拉伸件被撕裂；这两种装置测试得出的实验数据误差很大，需多次实验，会浪费工件和试验周期。
实用新型专利CN208636144U提供一种拉伸测试设备，增设辅助锁紧装置，设置防滑纹，增大对试样的夹持力，加强试样与夹具之间的摩擦力，以使试样在拉伸过程中不易滑动，防滑纹对拉伸力的要求范围很小，缺乏通用性，而且存在拉伸方向和样件轴向的同轴问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种避免测试样件断裂、有效保证试验的科学性、准确性，有效节约拉伸试验的周期、提高新材料研究速度的拉伸试验装置及方法。
本发明的技术解决方案：一种拉伸试验装置，包括活动推筒、固定推筒、第一连接器和第二连接器；
所述的第一连接器和第二连接器分别与测试样件的两端固连，固连了连接器的测试样件置于活动推筒的内部，活动推筒一端为受力端，另一端为非受力端，非受力端与第二连接器固连，活动推筒非受力端置于固定推筒的内部，固定推筒非固定端与第一连接器固连，活动推筒受力端受压力，使得活动推筒和固定推筒在测试样件的拉伸方向上实现相对运动，提供给测试样件的两端拉伸力。
一种拉伸测试方法，通过以下步骤实现：
第一步，拉伸试验装置组装，
所述的拉伸试验装置包括活动推筒、固定推筒、第一连接器和第二连接器，所述的第一连接器和第二连接器分别与测试样件的两端固连，固连了连接器的测试样件置于活动推筒的内部，活动推筒非受力端与第二连接器固连，活动推筒非受力端置于固定推筒的内部，固定推筒非固定端与第一连接器固连；
第二步，将组装好的拉伸试验装置通过固定推筒的固定端安装在试验设备固定端；
第三步，试验设备载荷端给活动推筒的受力端端面施加压力，活动推筒沿轴向运动，活动推筒和固定推筒间产生位移，从而施加给第一、第二连接器拉伸力，进行拉伸样件拉伸试验。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明通过活动、固定推筒间的位移来实现拉伸试件的被拉伸，活动推筒端面受压力，易均匀受力，避免因同轴度问题，造成的试件被撕裂；
(2)本发明拉伸样件安装在活动推筒内，不与测试设备直接连接，拆装方便，且只需更换连接器尺寸来适用不同拉伸试件；
(3)本发明采用连接器与拉伸样件固连，对拉伸样件的两端颈部处进行保护，不仅避免试验过程中的脱滑导致的实验失败，同时进一步避免其在颈部处断裂；
(4)本发明能有效避免试验过程中因受力不均等意外断裂，在试验过程中有效保证了试验的科学性，准确性，有效节约了拉伸试验的周期，进一步提高了新材料研究速度；
(5)本发明可方便采用可视的变形测量装置，无需将测量的信号进行放大和数模转化处理，提高了测量速度和准确度，且非接触式测量不会对试样造成任何伤害，从而避免了对拉伸测试的影响；测试过程中，也无需取下测量头，可以全程记录试样的应变。
附图说明
图1为本发明剖视图；
图2为本发明立体图；
图3为本发明活动推筒立体图；
1为试验设备载荷端、2为活动推筒凹槽、3为第一连接销、4为第一连接器、5为固定推筒、6为活动推筒、7为拉伸样件、8为第二连接器、9为第二连接销、10为试验设备固定端、11为固定推筒观察孔、12为活动推筒圆形通孔、13为活动推筒观察孔。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
如图1、2所示，本发明提供一种拉伸试验装置，采用竖直方向布置，包括活动推筒6、固定推筒7、第一连接器4、第二连接器8、第一连接销3和第二连接销9。第一连接器4和第二连接器8分别与测试样件7的上下端固连，固连连接器的测试样件放入活动推筒6的内部，活动推筒6下部(非受力端)通过第二连接销9与第二连接器8连接，活动推筒6放入固定推筒7的内部，第一连接销3穿过固定推筒7上部、活动推筒6上部和第一连接器4，固定推筒7下部放置在试验机固定端10上或与之固连，第一连接器4通过第一连接销3与固定推筒7固定，第二连接器8通过第二连接销9与活动推筒6固定，试验机载荷端1从上端压活动推筒6的上表面，活动、固定推筒间产生位移，从而施加给第一、第二连接器拉伸力。
进一步，如图3所示，活动推筒6外形为一个空心圆柱，竖直放置时，活动推筒6的上部沿活动推筒轴向加工对称分布的活动推筒凹槽2，活动推筒凹槽2优选长圆形通孔结构，第一连接销3穿过活动推筒凹槽2，活动推筒6通过第一连接销3和活动推筒凹槽2配合，能沿第一连接销3竖直运动。活动推筒6下部加工对称分布的圆形通孔12以放置第二连接销9，第二连接销9穿过圆形通孔12和第二连接器8，将活动推筒6和第二连接器8固定成一整体。
更进一步，活动推筒凹槽2的轴向长度要保证拉伸试验过程中测试样件7的变形量。
进一步，活动推筒6中部外壁加工上推筒观察孔13，用于对拉伸过程的观察，活动推筒观察孔13边上可根据需要进行标注刻度。活动推筒观察孔13优选长圆形通孔，其形状和大小根据拉伸测试行程确定，保证能观察到整个测试过程。
进一步，固定推筒5外形为一个空心圆柱，竖直放置时，固定推筒5的上半部分加工对称分布的圆形通孔以放置第一连接销，固定推筒5的中部外壁加工固定推筒观察孔11与活动推筒观察孔13相通，用于对拉伸过程的观察。固定推筒观察孔11优选长圆形通孔，其形状和大小根据拉伸测试行程确定，保证能观察到整个测试过程。
进一步，第一连接器4和第二连接器8分别套在拉伸样件7的上、下端外侧，另一端加工对称的圆形通孔以放置第一、第二连接销。第一连接器4和第二连接器8优选螺纹孔与拉伸样件7接触，拉伸样件7拧进第一、第二连接器的螺纹孔中，用以确保第一、第二连接器与拉伸样件7是一个整体。第一、第二连接器也可采用销或夹持等方式与拉伸样件7连接，只要能保证拉伸样件7与第一、第二连接器之间有足够的摩擦力，防止脱滑即可。
进一步，第一连接销4与第二连接销9均为圆柱体。活动推筒6通过第二连接销9与第二连接器8、拉伸样件7固定相连，固定推筒5与第一连接销4固定相连，活动推筒6与固定推筒5可通过第一连接销4在活动推筒凹槽2内的上下动作实现相对运动。
进一步，本发明拉伸试验装置还包括可视的变形测量装置，用于非接触式观察、测量拉伸试验形变。可视的变形测量装置可采用现有成熟技术，根据测量需要选择合适测试装置。
当固定推筒5在试验机固定端10固定后，试验机载荷端1向下压活动推筒6，活动推筒6向下运动，由于第二连接销9与活动推筒6固定，因此第二连接销9跟随活动推筒6向下运动，进而第二连接器8和拉伸样件7下端一起向下运动，由于拉伸样件7上端通过第一连接销4固定在固定推筒5上，固定推筒5不动，拉伸样件7的上端也不动，这样就完成拉伸样件7的拉伸试验，操作人员或采用非接触式的可视的变形测量装置可通过的观察孔13、11进行观察。
进一步，本发明拉伸试验装置可根据试验机的结构水平放置，由试验机载荷端提供水平的推力，施加到活动推筒端面作为压力，其余与竖直放置结构类似。
进一步，本发明还提供一种拉伸测试方法，通过以下步骤实现：
第一步，拉伸试验装置组装。
拉伸试验装置包括活动推筒6、固定推筒7、第一连接器4、第二连接器8、第一连接销3和第二连接销9。第一连接器4和第二连接器8分别与测试样件7的上下端固连，固连连接器的测试样件放入活动推筒6的内部，活动推筒6下部通过第二连接销9与第二连接器8连接，活动推筒6放入固定推筒7的内部，第一连接销3穿过固定推筒7上部、活动推筒6上部和第一连接器4，第一连接器4通过第一连接销3与固定推筒7固定，第二连接器8通过第二连接销9与活动推筒6固定。
进一步，本步骤中活动推筒6、固定推筒7侧壁面加工观察孔。
第二步，将组装好的拉伸试验装置通过固定推筒固定安装在试验机固定端。
本步骤中，可以根据需要在合适位置安装可视的变形测量装置。
第三步，试验机载荷端从上端压活动推筒的上表面，活动推筒向下运动，两推筒间产生位移，从而施加给第一、第二连接器拉伸力，进行拉伸样件拉伸试验。
本步骤中，由于第二连接销9与活动推筒6固定，因此第二连接销9跟随活动推筒6向下运动，进而第二连接器8和拉伸样件7下端一起向下运动，由于拉伸样件7上端通过第一连接销4固定在固定推筒5上，固定推筒5不动，拉伸样件7的上端也不动，这样就完成拉伸样件7的拉伸试验，操作人员或采用非接触式的可视的变形测量装置可通过的观察孔13、11进行观察。
第四步，重复第一至三步，完成所有拉伸样件的拉伸试验。
本发明只需简单的更换测试样件，即可快速有效的完成拉伸样件的拉伸试验，在试验过程中有效保证了试验的科学性，准确性，有效节约了拉伸试验的周期。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (12)

1.一种拉伸试验装置，其特征在于：包括活动推筒、固定推筒、第一连接器和第二连接器；
所述的第一连接器和第二连接器分别与测试样件的两端固连，固连了连接器的测试样件置于活动推筒的内部，活动推筒一端为受力端，另一端为非受力端，非受力端与第二连接器固连，活动推筒非受力端置于固定推筒的内部，固定推筒非固定端与第一连接器固连，活动推筒受力端受压力，使得活动推筒和固定推筒在测试样件的拉伸方向上实现相对运动，提供给测试样件的两端拉伸力。
2.根据权利要求1所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的活动推筒外形为空心圆柱，活动推筒的受力端加工活动推筒凹槽，活动推筒的非受力端加工通孔，非受力端通过通孔和第二连接销与第二连接器固连。
3.根据权利要求2所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的活动推筒凹槽沿活动推筒轴向加工的长圆孔结构，且在活动推筒上对称分布。
4.根据权利要求2所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的固定推筒外形为空心圆柱，一端为固定端，与试验设备固定端连接，另一端非固定端加工与第一连接销配合的通孔。
5.根据权利要求4所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的第一连接销依次穿过固定推筒非固定端通孔、活动推筒凹槽和第一连接器，并将固定推筒与第一连接器固定。
6.根据权利要求2所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的活动推筒凹槽的轴向长度要满足拉伸试验过程中测试样件的变形量。
7.根据权利要求1所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：拉伸试验装置还包括可视的变形测量装置，用于非接触式观察、测量拉伸试验形变。
8.根据权利要求7所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的活动推筒中部外壁加工用于观察拉伸过程的活动推筒观察孔，所述的固定推筒的中部外壁加工用于观察拉伸过程且与活动推筒观察孔相通的固定推筒观察孔。
9.根据权利要求8所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的活动推筒观察孔和/或固定推筒观察孔根据需要进行标注刻度，采用长圆孔结构，形状和大小根据拉伸测试行程确定，满足能观察到整个拉伸测试过程。
10.根据权利要求1所述的一种拉伸试验装置，其特征在于：所述的第一、第二连接器与拉伸样件接触端采用螺纹、销或夹持连接方式。
11.一种拉伸测试方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
第一步，拉伸试验装置组装，
所述的拉伸试验装置包括活动推筒、固定推筒、第一连接器和第二连接器，所述的第一连接器和第二连接器分别与测试样件的两端固连，固连了连接器的测试样件置于活动推筒的内部，活动推筒非受力端与第二连接器固连，活动推筒非受力端置于固定推筒的内部，固定推筒非固定端与第一连接器固连；
第二步，将组装好的拉伸试验装置通过固定推筒的固定端安装在试验设备固定端；
第三步，试验设备载荷端给活动推筒的受力端端面施加压力，活动推筒沿轴向运动，活动推筒和固定推筒间产生位移，从而施加给第一、第二连接器拉伸力，进行拉伸样件拉伸试验。
12.根据权利要求11所述的一种拉伸测试方法，其特征在于：所述第二步中根据需要在合适位置安装可视的变形测量装置。
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