CN114441310A - 强度检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及材料检测技术领域,尤其公开了一种强度检测方法，包括以下步骤：从工件上分离出一片状的待测试样，于第一端面，待测试样的最大线性尺寸介于15mm～50mm之间；将待测试样加工成检测试样，检测试样包括测试部与两端部，两端部之间沿预设方向间隔设置，测试部自一端部延伸至另一端部，沿设定方向，端部的宽度大于测试部的宽度，预设方向、设定方向以及厚度方向之间两两垂直；将检测试样的两端部分别安装于强度检测装置；控制强度检测装置对检测试样进行拉伸，直至测试部断裂；以及确定检测试样的拉伸强度。通过上述方式，本申请实施例能够通过对截取检测试样进行拉伸试验，直接测出工件的抗拉强度，结果更加准确，可信度更高。

Description

强度检测方法

技术领域

本申请实施例涉及材料检测技术领域，特别是涉及一种强度检测方法。

背景技术

金属材料在各个领域均有广泛应用，是最重要的材料。然而金属材料在使用过程中的性能是逐步退化的，达到一定程度将造成材料的失效，如果该失效过程不被密切关注或者由于种种原因无法被关注，将大大提高毁灭性事故的发生频率。金属材料的抗拉强度是判断金属性能的一个重要指标，也是工程设计的主要依据，抗拉强度是金属由均匀塑性形变向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力，抗拉强度即表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形，对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。

目前既有金属材料的抗拉强度大多采用检测硬度、化学成分分析等方式间接获得拉伸强度，但是，本申请的发明人在实施本申请的过程中，发现：通过检测硬度、化学成分分析等方式间接获得拉伸强度，结果不够准确，可信度低。

发明内容

本申请实施例主要解决的技术问题是提供一种强度检测方法，能够对既有金属材料取样，再通过对拉伸试样进行拉伸试样，从而直接测出抗拉强度。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种强度检测方法，应用于检测工件的强度，包括以下步骤：从所述工件上分离出一片状的待测试样，于第一端面，所述待测试样的最大线性尺寸介于15mm～50mm之间，所述第一端面为所述待测试样中与所述待测试样的厚度方向相垂直的表面；将所述待测试样加工成检测试样，所述检测试样包括测试部与两端部，两所述端部之间沿预设方向间隔设置，所述测试部自一所述端部延伸至另一所述端部，沿设定方向，所述端部的宽度大于所述测试部的宽度，所述预设方向、所述设定方向以及所述厚度方向之间两两垂直；将检测试样的两端部分别安装于强度检测装置；控制所述强度检测装置对所述检测试样进行拉伸，直至所述测试部断裂；以及确定所述检测试样的拉伸强度。

可选地，所述从所述工件上分离出一待测试样，包括：控制具有空心钻头的钻孔设备对所述工件加工，以从所述工件上钻取所述待测试样。

可选地，所述待测试样呈扁平的圆柱状。

可选地，所述待测试样的直径介于15mm～35mm之间。

可选地，所述将所述待测试样加工成检测试样，包括：控制线切割机对所述待测试样加工，以得到所述检测试样。

可选地，所述端部背离所述测试部的一面为弧面，所述弧面的直径与所述待测试样的直径相同。

可选地，所述测试部与所述端部之间通过圆角过渡。

可选地，所述确定所述检测试样的拉伸强度，包括：获取所述强度检测装置在所述测试部断裂时施加的拉力；获取所述测试部在垂直于所述预设方向的截面积；以及根据所述拉力与所述截面积确定所述拉伸强度。

可选地，所述工件包括型材或板材；所述工件的材料包括金属。

可选地，强度检测装置包括两夹持模块以及驱动模块，两所述夹持模块之间沿第一方向相对设置，所述驱动模块与两所述夹持模块连接，所述驱动模块用于驱动两所述夹持模块相互靠近或远离；所述夹持模块包括：夹头，设有收容槽与连通槽，所述收容槽用于收容检测试样的端部，所述连通槽设于所述夹头靠近另一所述夹头的一端，所述连通槽的一端与所述收容槽连通，另一端贯通所述夹头，所述连通槽用于供所述检测试样的测试部穿过；滑块，收容于所述收容槽，并与所述夹头之间沿所述第一方向滑动连接，所述滑块朝向另一所述夹持模块的一侧用于抵持所述端部；以及弹性件，分别与所述夹头和所述滑块连接，用于驱使所述滑块朝靠近另一所述夹持模块的方向运动。

可选地，所述滑块靠近另一所述滑块的一侧设有V形的定位槽，所述定位槽用于对所述端部抵持，以对所述检测试样进行定位。

可选地，所述夹头与所述滑块中的一个设有沿所述第一方向延伸的导柱，另一个设有与所述导柱相适配的导孔；所述导柱插入所述导孔，以使所述滑块与所述夹头之间沿所述第一方向滑动连接。

可选地，所述弹性件包括压簧；所述压簧设于所述滑块背离所述另一夹持模块的一侧，所述压簧的一端与所述滑块抵持，另一端与所述夹头抵持。

可选地，所述压簧套设于所述导柱。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请实施例能够通过对工件取样，再对检测试样进行拉伸试验，直接测出工件的抗拉强度，结果更加准确，可信度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的强度检测装置的一角度示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖切示意图；

图3是本申请实施例的检测试样在强度检测装置上的安装示意图沿A-A线的剖切示意图；

图4是本申请实施例的流程示意图；

图5是本申请实施例的检测试样的一角度示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请实施例提供一种强度检测方法，该方法可通过对检测试样2进行拉伸试验，直接测出工件的拉伸强度。本发明实施例还提供一种强度检测装置1，该强度检测装置1用于在上述方法中对检测试样2进行检测。为便于理解，以下首先对应用于该方法的强度检测装置1的结构作出说明。

请参考图1至图3，图1示出了本申请实施例的强度检测装置的一角度示意图，图2示出了图1中沿A-A线的剖切示意图，图3示出了本申请实施例的检测试样在强度检测装置上的安装示意图沿A-A线的剖切示意图。强度检测装置1包括两夹持模块100以及驱动模块(图未示)，两夹持模块100之间沿第一方向X相对设置，驱动模块与两夹持模块100连接，驱动模块用于驱动两夹持模块100相互靠近或远离。夹持模块100包括夹头110、滑块120以及弹性件130。夹头110设有收容槽111与连通槽112，收容槽111用于收容检测试样2，连通槽112设于夹头110靠近另一夹头110的一端，连通槽112的一端与收容槽111连通，另一端贯通夹头110，连通槽112用于供检测试样2穿过。滑块120收容于收容槽111，并与夹头110之间沿第一方向X滑动连接，滑块120朝向另一夹持模块100的一侧用于抵持检测试样2。弹性件130分别与夹头110和滑块120连接，用于驱使滑块120朝靠近另一夹持模块100的方向运动。需要说明的是，本申请不对驱动模块的具体结构做出限定，驱动模块可以是液压驱动等方式，实现驱动两夹持模块100靠近或者远离即可。

对于上述夹头110，夹头110整体为长方体状箱体结构，收容槽111和连通槽112均呈长方体状，收容槽111和连通槽112沿第二方向Y贯穿设于夹头110，收容槽111和连通槽112连通。收容槽111用于收容检测试样2，连通槽112设于夹头110靠近另一夹头110的一端，连通槽112的一端与收容槽111连通，另一端贯通夹头110，连通槽112用于供检测试样2穿过。于第三方向Z，连通槽112和收容槽111设于夹头110的中部，且收容槽111的投影长度大于连通槽112的投影长度。在本申请中第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z两两垂直。需要说明的是，本申请不对夹头110、收容槽111以及连通槽112的具体形状做出限定，在本申请的其它实施例中，夹头110还可以是棱柱或者圆柱状等箱体结构或者架体结构，实现收容槽111以及连通槽112的设置即可，收容槽111以及连通槽112可以是圆柱、棱柱或者棱台，以使于第三方向Z，收容槽111的投影长度大于连通槽112的投影长度即可。还需要说明的是，本申请不对收容槽111以及连通槽112的相对位置做出限定，在本申请的其它实施例中，于第三方向Z，连通槽112和收容槽111可以不设于夹头110的中部，连通槽112和/或收容槽111可以靠近夹头110的一侧设置。

对于上述滑块120，滑块120为长方体块状结构，且于垂直于第一方向X上，滑块120的投影形状和收容槽111的投影形状相适配。滑块120设有导柱121，导柱121呈圆柱状且沿第一方向X贯穿设于收容槽111，导柱121的数量为四个，四个导柱121靠近收容槽111的四个角落设置，夹头110上设有与导柱121相适配的四个导孔113，导柱121插接于导孔113，从而实现滑块120在收容槽111内滑动时的导向。需要说明的是，本申请不对滑块120、导柱121以及导孔113的形状做出限定，在本申请的其它实施例中，滑块120可以不与收容槽111相适配，滑块120可以呈圆柱、棱柱或者棱台等其它形状，以使滑块120可以收容于收容槽111即可；在本申请的其它实施例中，导柱121可以是棱柱或者棱台的柱状结构，导孔113可以不与导柱121相适配，呈棱状或者棱台状，以使导柱121插接于导孔113且与导孔113抵持即可。还需要说明的是，本申请不对导孔113以及导柱121的数量以及分布位置做出限定，在本申请的其它实施例中，导柱121可以为2个、3个以及5个等，2个导柱121可以以对角线的形式设于收容槽111，3个导柱121可以以三角形的方式设于收容槽111，5个导柱121可以以圆周阵列的方式设于收容槽111，导孔113与导柱121相对设置，本申请实施例中，导孔113以及导柱121的数量为两个以上的设置便于增加滑块120滑动时的受力点，但应当理解，在本申请的其它实施例中，导柱121的数量亦可以设计为1个，且导柱121可以设于夹头110，导孔113可以设于滑块120，实现滑块120的滑动导向即可。

对于上述弹性件130，弹性件130包括压簧，压簧沿第一方向X设于滑块120背离连通槽112的一侧且套接于导柱121，压簧的一端与夹头110抵持，另一端与滑块120抵持。弹性件130用于驱使滑块120朝靠近另一夹持模块100的方向运动，以使检测试样2沿第一方向X夹持于滑块120和夹头110之间。需要说明的是，在本申请的其它实施例中，压簧可以不套设于导柱121，压簧可以以粘接等方式将两端固定于滑块120和夹头110，且本申请不对弹性件130的具体结构做出限定，在本申请的其它实施例中，弹性件130还可以包括弹针，实现驱使滑块120朝靠近另一夹持模块100的方向运动即可。

较佳地，滑块120靠近另一滑块120的一侧设有V形的定位槽122，定位槽122沿第三方向Z贯穿延伸设于滑块120，且于第二方向Y上，定位槽122设于滑块120的中部。定位槽122的设置对检测试样2的定位卡持，以使检测试样2在第二方向Y上对中固定，且夹头110和定位槽122的围合对检测试样2起到一定的夹持作用，防止检测试样2被拉断之后弹射出去。

接下来，以上述强度检测装置1应用于本申请实施例提供的强度检测方法为例，对本申请实施例提供的强度检测方法做出详细说明；但应当理解，在本申请的其他实施例中，该强度检测方法亦可以采用其他形式的强度检测装置或者万能试验机进行强度检测。请参阅图4和图5，图4示出了本申请实施例提供的强度检测方法的流程示意图，图5示出了检测试样的一角度示意图，同时结合上述图1至图3，该方法包括以下步骤：

S110：从工件上分离出一片状的待测试样，于第一端面2a，待测试样的最大线性尺寸介于15mm～50mm之间，第一端面2a为待测试样中与待测试样的厚度方向相垂直的表面。具体地，用户通过控制具有空心钻头的钻孔设备对工件加工，从而得到待测试样。较优地，待测试样呈直径介于15mm～35mm之间的扁平圆柱状；相应地，空心钻头的直径为15mm～40mm之间。对于不能拆卸或者不能搬动的工件，可以通过小型钻孔机去现场采集待测试验，可以理解的是，在本申请的其它实施例中，还可以通过可以移动的切割机等加工设备从工件上分离出待测试验，相较于线切割加工，线切割加工需要从工件的边缘处切入，或者是预先在内部钻孔再通过线切割截取待测试样，一方面，线切割的设备比较大型，不能搬动，无法将线切割设备运至现场切割待测试验；另一方面，线切割需要贯穿工件两端加工，在对箱体、型材类封闭不能拆卸的工件，通过线切割的方式加工会从工件两个相对的面上截取出两个相同的待测试样，而这会分离出一个多余的待测试样，造成分离待测试样后的工件强度变低。但是，与之相比，本申请通过钻孔机钻取待测试样可以直接从工件的一个表面截取一个待测试样，则可有效避免上述弊端；即是，加工操作简单，且更有利于降低分离待测试样对工件强度的影响。但应当理解，在本申请的其他实施例中，可以将工件搬运至实验室测量，且工件为片状板材结构时，也可以通过线切割从工件上分离出待测试样。值得说明的是，本申请实施例中所述的“工件”是指需要进行拉伸强度检测的物件，其可以是诸如箱体、铝合金型材、金属板材等物件，至于工件的材料，其可以是金属单质、金属合金或者高分子材料，本申请不对其作具体限定。本申请文件中所述的“待测试样”是指从工件上直接截取分离出的样品。本申请文件中所述的“扁平圆柱状”是指直径尺寸为厚度尺寸的五倍以上的圆柱状结构。

S120：将待测试样加工成检测试样2，检测试样2包括测试部20与两端部10，两端部10之间沿预设方向A间隔设置，测试部20自一端部10延伸至另一端部10，沿设定方向B，端部10的宽度大于测试部20的宽度，预设方向A、设定方向B以及厚度方向之间两两垂直。具体地，本实施例中通过控制线切割机对待测试样加工，以得到如图5所示的整体呈“工”字形的检测试样2，一端部10靠近另一端部10的一侧具有垂直于预设方向A的两个抵持平面11，两个抵持平面11在设定方向B上的投影长度相等，且位于测试部20于设定方向B的两端外侧，从而使检测试样2可以通过沿预设方向A反向抵持两个端部10的抵持平面11的方式实现检测试验2的卡持装夹；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，还可以通过激光切割等其他方式加工得到检测试样2，本申请不对该加工方式进行限定。可选地，上述端部10背离测试部20的一面为弧面，弧面的直径与待测试样的直径相同；即是说，对待测试样进行加工的过程并未完全去除待测试样的边缘。进一步可选地，测试部20与端部10之间通过圆角过渡，从而防止直角处应力集中而容易断裂，进而减少对试样结果的误差。值得说明的是，本申请文件中所述的“检测试样”是指在待测试样的基础上通过加工而得到的期望形态的样品。

S130：将检测试样2的两端部10分别安装于强度检测装置1。首先，将两夹持模块100的滑块120往背离另一滑块120的方向滑动，从而为检测试样2的端部10留出放置空间。然后，将检测试样2按照上述预设方向A与第一方向X平行的方式设置，并将检测试样2的两端部10从第二方向Y推入相对应的收容槽111，且滑至接近收容槽111沿第二方向Y的中部的地方，待测试样2的测试部20则穿过两夹头110的连通槽112。之后，释放两滑块120，检测试样2的端部10滑进定位槽122，且两滑块120沿第一方向X夹持检测试样2。本申请实施例中的强度检测装置1设有滑块120和弹性件130，弹性件130将检测试样2的端部10卡持于滑块120和夹头110之间。当检测试样2被拉断时，两个端部10会分别连接着断开的测试部20卡持于两个夹持模块100上，从而防止了检测试样2被拉断之后弹射出去，提高了检测过程的安全性。此外，在将检测试样2安装于强度检测装置1的过程中，若两夹头110的收容槽111在第一方向X的最小间距小于检测试样2的测试部20的长度，由于滑块120的设置，检测试样2仍能够顺利安装在该强度检测装置1；在两夹头110逐渐远离的过程中，检测试样2的端部10则逐渐靠近并抵持夹头100的内表面，继而进行拉伸试验。与之相比，常规的强度检测装置则需要手持检测试样2，直至两夹头的收容槽之间的间距与测试部的长度基本一致，才能开始拉伸试验。

值得一提的是，当前领域内既有金属结构多通过检测硬度、化学成分分析等方式来大致的推断型材或板材的拉伸强度，但由于硬度与拉伸强度之间具有较大的差异，化学成分分析的不容易确定成分之间的比例，故间接检测的方式并不精确、可靠。此外，领域内也有些通过在板材或型材上截取试样，并将试样装夹在强度检测装置上进行检测的方式；但由于当前的方式是通过强度检测装置中的夹持元件夹紧试样，而为了保证拉伸过程中稳定的夹持效果，一般单边需要夹持试样大致30～80mm的长度，相应地，从板材或型材分离的试样长度需要超过200mm，而这对工件本身强度的影响较大。与前述两种方式相比，本申请实施例提供的强度检测方法，能够通过强度检测装置1的夹头抵持检测试样2的端部10从实现从两端拉伸检测试样2，从而能够通过截取最大线性尺寸不超过50mm的检测试样2实现抗拉强度的检测；其能够减小从工件上截取待测试样的尺寸，进而减小了对工件的影响。

S140：控制强度检测装置1对检测试样2进行拉伸，直至测试部20断裂。具体地，通过控制驱动模块运行，以使其驱动两夹持模块100背向运动，直至测试部20断裂。

S150：确定检测试样2的拉伸强度。具体地，工作人员获取检测装置1在测试部20断裂时施加的拉力F(N)，以及测试部20在垂直于预设方向A的截面积S(mm)，根据拉力F与截面积S确定拉伸强度Rm(MPa)。其中，拉力F的获取方式可以由工作人员从强度检测装置1读取拉力F的数值；截面积S则可以由工作人员通过诸如游标卡尺、千分尺等工具测量出测试部20在垂直于预设方向A的截面的长a(mm)和宽b(mm)，并通过面积公式S＝a*b获得。确定拉伸强度的方式是通过强度公式Rm＝F/S获得。

综上，本申请实施例提供的强度检测方法，是通过从工件上分离出试样，并对该试样进行拉伸试验；相较于当前通过检测工件硬度以及化学成分分析等方式来推断工件拉伸强度的方式，本申请实施例提供的强度检测方法更真实可靠。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对其限制；在本发明创造的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明创造的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明创造进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种强度检测方法，应用于检测工件的强度，其特征在于，包括以下步骤：

从所述工件上分离出一片状的待测试样，于第一端面，所述待测试样的最大线性尺寸介于15mm～50mm之间，所述第一端面为所述待测试样中与所述待测试样的厚度方向相垂直的表面；

将所述待测试样加工成检测试样，所述检测试样包括测试部与两端部，两所述端部之间沿预设方向间隔设置，所述测试部自一所述端部延伸至另一所述端部，沿设定方向，所述端部的宽度大于所述测试部的宽度，所述预设方向、所述设定方向以及所述厚度方向之间两两垂直；

将检测试样的两端部分别安装于强度检测装置；

控制所述强度检测装置对所述检测试样进行拉伸，直至所述测试部断裂；以及

确定所述检测试样的拉伸强度。

2.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述从所述工件上分离出一待测试样，包括：

控制具有空心钻头的钻孔设备对所述工件加工，以从所述工件上钻取所述待测试样。

3.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述待测试样呈扁平的圆柱状。

4.根据权利要求3所述的强度检测方法，其特征在于，所述待测试样的直径介于15mm～35mm之间。

5.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述将所述待测试样加工成检测试样，包括：

控制线切割机对所述待测试样加工，以得到所述检测试样。

6.根据权利要求3所述的强度检测方法，其特征在于，所述端部背离所述测试部的一面为弧面，所述弧面的直径与所述待测试样的直径相同。

7.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述测试部与所述端部之间通过圆角过渡。

8.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述确定所述检测试样的拉伸强度，包括：

获取所述强度检测装置在所述测试部断裂时施加的拉力；

获取所述测试部在垂直于所述预设方向的截面积；以及

根据所述拉力与所述截面积确定所述拉伸强度。

9.根据权利要求1所述的强度检测方法，其特征在于，所述工件包括型材或板材；

所述工件的材料包括金属。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的强度检测方法，其特征在于，强度检测装置包括两夹持模块以及驱动模块，两所述夹持模块之间沿第一方向相对设置，所述驱动模块与两所述夹持模块连接，所述驱动模块用于驱动两所述夹持模块相互靠近或远离；

所述夹持模块包括：

夹头，设有收容槽与连通槽，所述收容槽用于收容检测试样的端部，所述连通槽设于所述夹头靠近另一所述夹头的一端，所述连通槽的一端与所述收容槽连通，另一端贯通所述夹头，所述连通槽用于供所述检测试样的测试部穿过；

滑块，收容于所述收容槽，并与所述夹头之间沿所述第一方向滑动连接，所述滑块朝向另一所述夹持模块的一侧用于抵持所述端部；以及

弹性件，分别与所述夹头和所述滑块连接，用于驱使所述滑块朝靠近另一所述夹持模块的方向运动。

11.根据权利要求10所述的强度检测方法，其特征在于，所述滑块靠近另一所述滑块的一侧设有V形的定位槽，所述定位槽用于对所述端部抵持，以对所述检测试样进行定位。

12.根据权利要求10所述的强度检测方法，其特征在于，所述夹头与所述滑块中的一个设有沿所述第一方向延伸的导柱，另一个设有与所述导柱相适配的导孔；

所述导柱插入所述导孔，以使所述滑块与所述夹头之间沿所述第一方向滑动连接。

13.根据权利要求12所述的强度检测方法，其特征在于，所述弹性件包括压簧；

所述压簧设于所述滑块背离所述另一夹持模块的一侧，所述压簧的一端与所述滑块抵持，另一端与所述夹头抵持。

14.根据权利要求13所述的强度检测方法，其特征在于，所述压簧套设于所述导柱。

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