CN203350115U - 一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具 - Google Patents

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张建伟
刘宇杰
康国政
蒋晗
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Southwest Jiaotong University
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Abstract

本实用新型公开了一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具，主要由上法兰（2）和下法兰（12）、上夹头体（4）和下夹头体（10）、两个反扣螺母（3和11）、上夹头（5）和下夹头体（9）、上压帽（6）和下压帽（8）组成；试验夹具上下对称设置。本实用新型提供一种不同尺寸试样拉伸、压缩和扭转循环试验的一体化试验夹具，不仅可实现湿热环境下不同尺寸试样拉伸、压缩和扭转循环试验，而且具有可操作性强，成本低的优点。

Description

一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具
技术领域
本实用新型属于实验设备，尤其是先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具制造技术领域。 
背景技术
近年来生物材料、高分子材料、形状记忆材料等先进材料在工程各领域得到日益广泛的应用，科研领域对先进材料的理论和实验研究也如火如荼。对其湿热环境下的循环变形行为的研究不仅有着重要的科研价值，对指导工程应用也有着重要作用。为了考察材料的循环变形行为，通常将工程结构材料加工成特定形状（如板状、棒状、薄壁圆管等），进行室温及湿热环境下的循环变形实验。有关板材在常温常湿和湿热环境下的单次试验技术和棒状试样的疲劳试验技术已经相当成熟，国际、国内也推出了一系列相应的标准。随着航空航天等工程的迅速发展，湿热环境成为工程结构材料安全设计中必须考虑的影响因素。在高温高湿环境下，液压夹具不能使用，且常规高温环境下的机械式螺纹连接对先进材料（如高分子材料等）存在加工和夹持问题，导致先进材料的湿热循环试验难以展开。图1为现有的一种技术方案，该方案仅适合于特定尺寸棒状金属材料的拉伸和压缩试验(CN102346113A)。对于需要较大变形的压缩试验和扭转试验以及由于加工制备问题只能加工成板状材料情况，该方案并不能达到要求。 而且该方案材料消耗量太大，造成实验成本过高。 
实用新型内容
鉴于现有技术的以上不足，本实用新型的目的是，获得一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具，使之克服现有技术的以上缺点。 
本实用新型的目的是通过以下的手段实现的： 
一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具,主要由上法兰2和下法兰12、上夹头体4和下夹头体10、两个反扣螺母3和11、上夹头5和下夹头9、上压帽6和下压帽8组成;试验夹具上下对称设置，在上半部分：上法兰2通过螺母与MTS拉伸轴1固连;上法兰2开螺纹孔，置有外螺纹的上夹头体4与上法兰2紧密装配;反扣螺母3紧固上法兰2和上夹头体4的螺纹连接;上压帽6和上夹头体4与上夹头5连接的部位均设有一定坡度；试验夹具下半部分与所述上半部分对称。 
所述连接的部位坡度为15度。 
所述上夹头和下夹头的与试样接触的面为粗糙化表面。 
本实用新型与现有技术相比，本实用新型提供一种不同尺寸试样拉伸、压缩和扭转循环试验的一体化试验夹具，不仅可实现湿热环境下不同尺寸试样拉伸、压缩和扭转循环试验（如高分子材料棒状拉伸试样、高分子材料大变形压缩试样、高分子材料国标小尺寸板材拉伸试样、形状记忆合金拉扭薄壁圆管试样），可以节约材料消耗，控制实验成本，而且具有可操作性强，成本低的优点。 
附图说明
图1是现有结构示意图。 
图2为本实用新型夹具纵向剖视图。 
图3为本实用新型夹具实施例法兰的结构图，其中图3a为剖视图，图3b为俯视图。 
图4为本实用新型夹具实施例夹头体的结构图，其中图4a为剖视图，图4b为俯视图。 
图5为本实用新型夹具实施例夹头的结构图，其中5a为剖视图，5b为俯视图。 
图6为本实用新型夹具实施例二次夹头的结构图，其中图6a为剖视图，图6b为俯视图。 
图7为本实用新型夹具实施例压缩夹头的结构图，其中图7a为剖视图，图7b为俯视图。 
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的结构作进一步的详述。 
图2为本实用新型夹具整体剖视图。图3-5为本实用新型夹具的各部件剖视图和正视图。图6为本实用新型专利的三维装配图。 
图2中1为MTS试验机深入环境箱中的拉伸轴；2为上法兰；3为反扣螺母；4是上夹头体；5为上夹头，6为上压帽；7为实验试样；8为下压帽；9为下夹头；10为下夹头体；11为反扣螺母；12为下法兰；13为环境箱箱体；14为法兰螺纹孔；15为法兰与MTS试验机连接的螺栓孔；16为凸台；17为斜坡；18为夹头体上外螺纹；19 为夹头体下外螺纹；20为夹头上斜面；21为夹头下斜面。 
具体实施方式 
如图2所示，通过将试样设置于环境箱13内，本实用新型能在湿热环境下测试材料的循环变形行为。该夹具由两个法兰（2和12）、两个夹头体（4和10）、两个反扣螺母（3和11）、两个夹头（5和9）、两个压帽（6和8）等组成。各部分连接如下： 
上法兰2通过8个螺母与MTS拉伸轴1紧密连接。上法兰2含螺纹孔，上夹头体含外螺纹19以与上法兰2螺纹孔14紧密装配，并通过反扣螺母3紧固上法兰2和上夹头体4的螺纹连接，降低拉压循环实验螺纹错动的影响。上压帽6和上夹头体4与上夹头5连接的部位均有一定坡度（17、20、21等），通过上压帽和上夹头体之间的螺纹18连接压迫紧密装配并对试样7的环向压力。对上夹头5与试样接触的面22进行粗糙化处理以阻止试样加载过程中打滑。下半部分整体上与上半部分相同，不同的是下法兰12与上法兰长度不一样伸出环境箱箱体13外与MTS试验机通过4个螺母连接。 
通过更换上夹头5和下夹头9，可以实现不同尺寸试样的循环拉伸压缩扭转试验。为了拓宽该夹具的适用面，设计加工了二次夹具图6来满足高分子国标板状小试样和形状记忆合金微管拉伸扭转实验要求；通过图7结构的夹头来实现高分子材料大变形压缩实验要求。 

Claims (3)

1.一种先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具，其特征在于，主要由上法兰（2）和下法兰(12）、上夹头体（4）和下夹头体（10）、两个反扣螺母（3和11）、上夹头（5）和下夹头（9）、上压帽（6）和下压帽(8）组成；试验夹具上下对称设置，在上半部分：上法兰（2）通过螺母与MTS试验机拉伸轴（1）固连；上法兰（2）开螺纹孔，置有外螺纹的上夹头体（4）与上法兰（2）紧密装配;反扣螺母（3）紧固上法兰（2）和上夹头体（4）的螺纹连接;上压帽（6）和上夹头体（4）与上夹头（5）连接的部位均设有一定坡度；试验夹具下半部分与所述上半部分对称。 
2.根据权利要求1所述之先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具，其特征在于，所述连接的部位坡度为15度。 
3.根据权利要求1所述之先进材料湿热环境循环拉伸压缩扭转一体化试验夹具，其特征在于，所述上夹头和下夹头的与试样接触的面为粗糙化表面。 
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