CN203069457U - 复杂应力状态下材料力学性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是复杂应力状态下材料力学性能测试装置，这种复杂应力状态下材料力学性能测试装置包括可夹持的试件、扭转试验机、应变片、静态电阻应变仪、瞬态波存储器、计算机，可夹持的试件由夹持头和筒状体焊接而成，筒状体的两端各焊接一个夹持头，夹持头上设置有注油孔，注油孔的一端与筒状体相通，注油孔的另一端通过密封螺塞密封；可夹持的试件通过两端的夹持头安装在扭转试验机上，筒状体上粘接有应变片，应变片分别与静态电阻应变仪相连，静态电阻应变仪和瞬态波存储器相连，瞬态波存储器与计算机相连。本实用新型通过调节油压和扭矩的大小，测试被测试件在双向拉伸和扭转组合变形下材料的力学性能，易于操作、成本低廉。

Description

复杂应力状态下材料力学性能测试装置

一、     技术领域：

本实用新型涉及的是材料力学性能测试领域使用的试验装置，具体涉及的是复杂应力状态下材料力学性能测试装置。

二、背景技术：

工程中许多结构件在服役过程中常常承受多种载荷作用。因此，复杂应力状态下材料力学性能的测试显得十分重要。目前许多高校和科研院所采用的材料试验机只能测试单一载荷作用下材料的弹性常数、强度极限等基本力学性能参数，而对复杂应力状态下材料的破坏形式及其力学性能无法定量描述，不能全面反映复杂应力状态下材料的力学性能。在这种情形下，进行复杂应力状态材料力学性能测试试验具有十分重要的工程实际意义。   

为实现复杂应力状态下材料力学性能的测试，许多研究人员开展了相关方面的研究，电液伺服双向加载试验机为在复杂应力状态下材料的性能研究带来了福音。但由于该设备价格昂贵、操作复杂、难度大、成本高而未能得到广泛应用。

三、发明内容：

本实用新型的目的是提供复杂应力状态下材料力学性能测试装置，它用于解决目前复杂应力状态下材料力学性能测试装置价格昂贵、操作复杂的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种复杂应力状态下材料力学性能测试装置包括可夹持的试件、扭转试验机、应变片、静态电阻应变仪、瞬态波存储器、计算机，可夹持的试件由夹持头和筒状体焊接而成，筒状体的两端各焊接一个夹持头，夹持头上设置有注油孔，注油孔的一端与筒状体相通，注油孔的另一端通过密封螺塞密封；可夹持的试件通过两端的夹持头安装在扭转试验机上，筒状体上粘接有应变片，应变片分别与静态电阻应变仪相连，静态电阻应变仪和瞬态波存储器相连，瞬态波存储器与计算机相连。

上述方案中夹持头的注油孔一端设置有螺塞孔，螺塞孔的一端与注油孔连接，螺塞孔的另一端延伸至夹持头的外表面上，密封螺塞与螺塞孔螺纹连接。

上述方案中注油孔通过注油通道与筒状体连接，注油孔与注油通道相垂直，夹持头内设置有阀孔，阀孔与注油通道相通，锥形阀杆设置在阀孔内，锥形阀杆与阀孔螺纹连接，锥形阀杆可旋至注油通道处，锥形阀杆旋至注油通道处时，将注油通道封死。

上述方案中锥形阀杆外端的螺栓头处设置有O型圈，该O型圈具有密封的作用。

有益效果：

（1）本实用新型通过调节油压和扭矩的大小，测试被测试件在双向拉伸和扭转组合变形下材料的力学性能，结构简单、易于操作、成本低廉，便于推广。

（2）本实用新型中的夹持头可加工成标准接头与不同材料筒状体相连，适用于金属、非金属和复合材料等复杂应力状态下力学性能的测试。

四、附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中可夹持的试件的结构示意图；

图3是本实用新型中夹持头的结构示意图。

1夹持头  2锥形阀杆  3密封螺塞  4 O型圈  5筒状体  6注油孔  7应变片  8扭转试验机  9静态电阻应变仪  10瞬态波存储器  11计算机。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，这种复杂应力状态下材料力学性能测试装置包括可夹持的试件、扭转试验机8、应变片7、静态电阻应变仪9、瞬态波存储器10、计算机11，可夹持的试件由夹持头1和筒状体5焊接而成；参阅图2，筒状体5的两端各焊接一个夹持头1，夹持头1上设置有注油孔6，注油孔6的一端与筒状体5相通，注油孔6的另一端通过密封螺塞3密封；可夹持的试件通过两端的夹持头1安装在扭转试验机8上，筒状体5上粘接有0°应变片、90°应变片、45°应变片，各应变片7粘连在筒状体5不同部位上，应变片7分别与静态电阻应变仪9相连，静态电阻应变仪9和瞬态波存储器10相连，瞬态波存储器10与计算机11相连。

如图3所示，夹持头1的注油孔6一端设置有螺塞孔，螺塞孔的一端与注油孔6连接，螺塞孔的另一端延伸至夹持头1的外表面上，密封螺塞3与螺塞孔螺纹连接，当进行试验时，将密封螺塞3旋下，利用注油泵向筒状体5内注满油。注油孔6通过注油通道与筒状体5连接，注油孔5与注油通道相垂直，夹持头1内设置有阀孔，阀孔与注油通道相通，锥形阀杆2设置在阀孔内，锥形阀杆1与阀孔螺纹连接，阀杆外端的螺栓头处设置有O型圈4。

本实用新型具体试验测试步骤如下：

（1）将筒状体5与夹持头1焊接在一起；

（2）根据试件尺寸及材料特性估算最大油压，利用夹持头上注油孔6将试验试件注满油密封；

   （3）用游标卡尺测量筒状体5的内径d和外径D；

（4）在筒状体5均匀应力区不同部位贴上横向、纵向及45°方向应变片7；

（5）利用两端夹持头1，将试验试件安装在扭转试验机8上；

（6）采用半桥接法，将应变片7导线与多测点静态电阻应变仪9相连；

（7）根据试件尺寸估算最大扭矩，选择适当测力度盘，调整相应量程；

   （8）接通电源，将计算机11数据采集系统里设置好相关参数，均匀缓慢加载，绘制应力-应变曲线，得到材料复杂应力状态下力学性能曲线。

（9）调节扭矩大小，重复(7)、(8)和(9)获得杆件在不同复杂应力状态下力学性能曲线。

Claims (4)

1.一种复杂应力状态下材料力学性能测试装置，其特征在于：这种复杂应力状态下材料力学性能测试装置包括可夹持的试件、扭转试验机（8）、应变片（7）、静态电阻应变仪（9）、瞬态波存储器（10）、计算机（11），可夹持的试件由夹持头（1）和筒状体（5）焊接而成，筒状体（5）的两端各焊接一个夹持头（1），夹持头（1）上设置有注油孔（6），注油孔（6）的一端与筒状体（5）相通，注油孔（6）的另一端通过密封螺塞（3）密封；可夹持的试件通过两端的夹持头（1）安装在扭转试验机（8）上，筒状体（5）上粘接有应变片（7），应变片（7）分别与静态电阻应变仪（9）相连，静态电阻应变仪（9）和瞬态波存储器（10）相连，瞬态波存储器（10）与计算机（11）相连。

2.根据权利要求1所述的复杂应力状态下材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的夹持头的注油孔（6）一端设置有螺塞孔，螺塞孔的一端与注油孔（6）连接，螺塞孔的另一端延伸至夹持头（1）的外表面上，密封螺塞（3）与螺塞孔螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的复杂应力状态下材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的注油孔（6）通过注油通道与筒状体（5）连接，注油孔（6）与注油通道相垂直，夹持头（1）内设置有阀孔，阀孔与注油通道相通，锥形阀杆（2）设置在阀孔内，锥形阀杆（2）与阀孔螺纹连接，锥形阀杆（2）可旋至注油通道处。

4.根据权利要求3所述的复杂应力状态下材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的锥形阀杆（2）外端的螺栓头处设置有O型圈（4）。

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