CN204556384U - 一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，包括位于待测试样下部的支撑机构、以及位于待测试样上部的下压机构，所述第一弧面凹槽内设置有下支辊，所述下压机构包括压头，所述压头的侧部设置有定位绳，所述定位绳位于两个第二弧面凹槽之间，所述定位绳的底部设置有定位铅锤，所述定位铅锤位于待测试样的下方，所述待测试样的轴向中部设置有中心刻度线，所述定位绳与中心刻度线齐平，通过定位绳和定位铅垂对中的结构，能够方便地确定四点弯曲测试中、上支辊与待测试样的相对位置，保证测试精度，并且能够通过高度调节装置调节待测试样高度，操作更加方便。

Description

一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具

技术领域

本发明涉及一种用于非均匀材料裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的装置，尤其适用于非均匀材料四点弯曲试样裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具。

背景技术

疲劳失效是机械构件失效的主要方式之一，因此也是材料力学领域研究的重点之一，为了表征材料抗疲劳断裂的特征以及评估构件的疲劳寿命，通常需要测试材料试样的疲劳裂纹扩展速率曲线，一些场合需要用到四点弯曲试验，此外，对于一些特殊，如非均质材料（比如经感应淬火的钢构件表面淬火层）、梯度材料疲劳寿命的测试，也需要采用三点弯曲或四点弯曲试验。

现有的用于四点弯曲试验的夹具包括下部支撑结构、上部下压机构两大部分，然而，其存在以下不足之处：难于满足四点测试的实验需求，待测试样难于对齐于两个上压辊的对称中心，并且待测试样与下压机构之间，仅下压机构能够运动，定位不便，尤其是难于满足不同直径的待测试样的测试需要。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种易于精准定位、调节的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，包括位于待测试样下部的支撑机构、以及位于待测试样上部的下压机构，所述支撑机构包括支撑杆，所述支撑杆连接有支撑座，所述支撑座上方设置有支撑滑块，所述支撑滑块上设置有向上开口的第一弧面凹槽，所述第一弧面凹槽内设置有下支辊，所述下压机构包括压头，所述压头的下部设置有两个向下开口的第二弧面凹槽，所述第二弧面凹槽内设置有上支辊，所述待测试样夹持于下支辊和上支辊之间，所述压头的侧部设置有定位绳，所述定位绳位于两个第二弧面凹槽之间，所述定位绳的底部设置有定位铅锤，所述定位铅锤位于待测试样的下方，所述待测试样的轴向中部设置有中心刻度线，所述定位绳与中心刻度线齐平，所述支撑滑块与待测试样之间设置有顶推调节机构，所述顶推调节机构包括左、右两个定位支座和定位螺柱，所述定位支座上设置有螺纹孔，所述定位支座上的螺纹孔与定位螺柱相互配合构成丝杆螺母机构，两个所述定位螺柱分别位于待测试样的左、右两侧，所述支撑滑块与待测试样之间设置有高度调节装置。

优选的，所述高度调节装置包括驱动电机，所述驱动电机上设置有电动推杆，所述驱动电机能够带动电动推杆升降，所述电动推杆的上端设置有托架，所述待测试样设置于托架上。

优选的，所述定位螺柱的轴向与待测试样的轴向相互平行。

优选的，所述支撑滑块上设置有刻度标尺，所述刻度标尺能够测得位于定位支座与待测试样之间的定位螺柱的长度。

优选的，所述支撑座的上方设置有凸块，所述凸块沿待测试样的轴向延伸，所述支撑滑块的底部设置有内凹的滑槽，所述滑槽与凸块滑动配合。

优选的，所述凸块与支撑座之间通过水平设置的连接螺柱连接，所述凸块的侧壁上设置有安装槽，所述连接螺柱的头部置于安装槽内，所述滑槽两侧的支撑座上设置有水平方向的通槽，所述连接螺柱穿过该通槽后在支撑座的外侧通过螺母紧固。

优选的，所述待测试样上设置有用于夹持传感器的第一套管和第二套管，所述第一套管和第二套管分别设置于待测试样的左、右两侧，所述第一套管和第二套管相邻的两个端面均为朝上倾斜的斜面，所述传感器夹持于第一套管和第二套管相邻的两个端面之间。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过定位绳和定位铅垂对中的结构，能够方便地确定四点弯曲测试中、上支辊与待测试样的相对位置，保证测试精度，并且能够通过高度调节装置调节待测试样高度，操作更加方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构主示意图；

图2为本实用新型的结构左视图；

图3为本实用新型中支撑座的结构示意图；

图4为本实用新型中支撑滑块上部第一弧面凹槽的结构示意图。

图中标记：支撑杆—1；支撑座—2；支撑滑块—3；第一弧面凹槽—4；下支辊—5；压头—6；第二弧面凹槽—7；上支辊—8；待测试样—9；定位支座—10；定位螺柱—11；凸块—12；滑槽—13；安装槽—14；螺母—15；第一套管—16；第二套管—17；传感器—18；连接螺柱—19；定位绳—20；定位铅垂—21。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图4所示，本实施例一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，包括位于待测试样9下部的支撑机构、以及位于待测试样9上部的下压机构，本实施例中，待测试样9为长方体块，支撑机构包括支撑杆1，支撑杆1连接有支撑座2，支撑座2上方设置有支撑滑块3，其中，在测试时支撑滑块3能够相对于支撑杆1、以及支撑座2平移，支撑滑块3上设置有向上开口的第一弧面凹槽4，第一弧面凹槽4内设置有下支辊5，本实施例中，设置于支撑滑块3上的第一弧面凹槽4为过半圆弧凹槽，过半圆弧凹槽的上端限制下支辊5向上脱出的自由度，此处的过半圆弧槽，是指第一弧面凹槽4所对应的圆弧型线为优弧，下支辊5在竖向限位于第一弧面凹槽4内，即第一弧面凹槽4限制下支辊5相对于支撑滑块3向上移动。

本实施例中的下压机构包括压头6，压头6的下部设置有向下开口的第二弧面凹槽7，第二弧面凹槽7内设置有上支辊8，如图4所示，本实施例中设置于压头6下部的第二弧面凹槽7为过半圆弧凹槽，区别于现有技术中开口朝下设置浅半圆弧凹槽、或半圆弧凹槽来安装上支辊8、并单独通过弹簧固定连接的方式，直接通过过半圆弧凹槽限制上支辊8的自由度，具有结构简单、拆装方便的有益效果，需要说明的是，此处的过半圆弧槽，是指第二弧面凹槽7所对应的圆弧型线为优弧，上支辊8在竖向限位于第二弧面凹槽7内，即第二弧面凹槽7限制上支辊8相对于压头6向下移动，待测试样9夹持于下支辊5和上支辊8之间，本实施例中设置于压头6下部的第二弧面凹槽7和上支辊8的数量为两组，这样能够进行四点弯曲测试。

本实施例中的压头6的侧部设置有定位绳20，定位绳20位于两个第二弧面凹槽7之间，定位绳20的底部设置有定位铅锤21，定位铅锤21位于待测试样9的下方，待测试样9的轴向中部设置有中心刻度线，定位绳20与中心刻度线齐平，支撑滑块与待测试样9之间设置有顶推调节机构，顶推调节机构包括左、右两个定位支11座和定位螺柱11，定位支座10上设置有螺纹孔，定位支座10上的螺纹孔与定位螺柱11相互配合构成丝杆螺母机构，两个定位螺柱10分别位于待测试样的左、右两侧，支撑滑块与待测试样9之间设置有高度调节装置，本实施例中，高度调节装置包括驱动电机，驱动电机上设置有电动推杆，驱动电机能够带动电动推杆升降，电动推杆的上端设置有托架，待测试样设置于托架上。

在支撑滑块3与待测试样9之间设置有顶推调节机构，顶推调节机构包括定位支座10和定位螺柱11，定位支座10与支撑滑块3连接，定位支座10上设置有螺纹孔，定位螺柱11与定位支座10之间构成丝杆螺母15机构，通过顶推调节机构主动顶推待测试样9进行前后对中定位，具有调节结构简单、操作效率高、精度好的有益效果，具体的，顶推调节机构的数量为两个，两组顶推调节机构中的定位螺柱11的轴向分别平行于待测试样9的轴向、以及待测试样9的侧向，即：两组顶推机构分别沿长条状待测试样9的轴向方向、以及前后的方向进行顶推调节，快速地对待测试样9轴向、以及前后方向进行对中调节。

为了更加方便、精确地进行对中调节，在支撑滑块3上设置有刻度标尺，刻度标尺能够测得位于定位支座10与待测试样9之间的定位螺柱11的长度。通过刻度标尺的度数结合其他固定参数，具体的，预先测出待测试样9上裂纹基准位与待测试样9轴向端部的间距，该间距与位于定位支座10与待测试样9之间的定位螺柱11的长度之和等于定位支座10与压力头的间距时，此时的待测试样9已准确对中，这样具有结构简单、操作简便、测量速度快、精度高的有益效果。

如图3所示，本实施例中，支撑滑块3与支撑块的连接方式如下：支撑座2的上方设置有凸块12，凸块12沿待测试样9的轴向延伸，支撑滑块3的底部设置有内凹的滑槽13，滑槽13与凸块12配合滑动，这样具有结构简单、拆装方便、易于调节的有益效果，凸块12与支撑滑块2之间通过水平设置的连接螺柱19连接，凸块12的侧壁上设置有安装槽14，连接螺柱19的头部置于安装槽14内，滑槽13两侧的支撑座2上设置有水平方向的通孔，连接螺柱19穿过该通槽后在支撑座2的外侧通过螺母15紧固。采用这样的结构，在通过连接螺柱19外接螺母15的方式，实现支撑滑块3和支撑座2之间滑移、锁定的同时，由于连接螺柱19的头部置于整体内部，具有结构简单、小巧、拆装方便的有益效果，并且连接螺柱19是沿水平方向设置，拆装过程中不易与其他结构、待测试样9等物体发生干涉，本实施例中，支撑滑块3的数量为两个，两个支撑滑块3分别设置于待测试样9的左右两端，待测试样9上设置有用于夹持传感器18的第一套管16和第二套管17，第一套管16和第二套管17通过螺钉固定在待测试样9上，第一套管16和第二套管17上设置有螺钉，第一套管16和第二套管17分别通过螺钉设置于待测试样9轴向两侧，第一套管16和第二套管17相邻的两个端面均为朝上倾斜的斜面，传感器18夹持于第一套管16和第二套管17相邻的两个端面之间，通过在待测试样9的外围套设套管的方式建立起传感器18的固定基础，相比于现有技术中对待测试样9破坏性开设缺口的方式，具有结构简单、操作方便快捷的有益效果，尤其体现在传感器18的设置不会对测试结果（尤其是非均质材料的待测试样9）造成太大影响。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，包括位于待测试样下部的支撑机构、以及位于待测试样上部的下压机构，所述支撑机构包括支撑杆，所述支撑杆连接有支撑座，所述支撑座上方设置有支撑滑块，所述支撑滑块上设置有向上开口的第一弧面凹槽，所述第一弧面凹槽内设置有下支辊，所述下压机构包括压头，所述压头的下部设置有两个向下开口的第二弧面凹槽，所述第二弧面凹槽内设置有上支辊，所述待测试样夹持于下支辊和上支辊之间，其特征在于：所述压头的侧部设置有定位绳，所述定位绳位于两个第二弧面凹槽之间，所述定位绳的底部设置有定位铅锤，所述定位铅锤位于待测试样的下方，所述待测试样的轴向中部设置有中心刻度线，所述定位绳与中心刻度线齐平，所述支撑滑块与待测试样之间设置有顶推调节机构，所述顶推调节机构包括左、右两个定位支座和定位螺柱，所述定位支座上设置有螺纹孔，所述定位支座上的螺纹孔与定位螺柱相互配合构成丝杆螺母机构，两个所述定位螺柱分别位于待测试样的左、右两侧，所述支撑滑块与待测试样之间设置有高度调节装置。

2.根据权利要求1所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述高度调节装置包括驱动电机，所述驱动电机上设置有电动推杆，所述驱动电机能够带动电动推杆升降，所述电动推杆的上端设置有托架，所述待测试样设置于托架上。

3.根据权利要求2所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述定位螺柱的轴向与待测试样的轴向相互平行。

4.根据权利要求3所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述支撑滑块上设置有刻度标尺，所述刻度标尺能够测得位于定位支座与待测试样之间的定位螺柱的长度。

5.根据权利要求4所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述支撑座的上方设置有凸块，所述凸块沿待测试样的轴向延伸，所述支撑滑块的底部设置有内凹的滑槽，所述滑槽与凸块滑动配合。

6.根据权利要求5所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述凸块与支撑座之间通过水平设置的连接螺柱连接，所述凸块的侧壁上设置有安装槽，所述连接螺柱的头部置于安装槽内，所述滑槽两侧的支撑座上设置有水平方向的通槽，所述连接螺柱穿过该通槽后在支撑座的外侧通过螺母紧固。

7.根据权利要求6所述的用于裂纹扩展曲线测试和疲劳试验的夹具，其特征在于：所述待测试样上设置有用于夹持传感器的第一套管和第二套管，所述第一套管和第二套管分别设置于待测试样的左、右两侧，所述第一套管和第二套管相邻的两个端面均为朝上倾斜的斜面，所述传感器夹持于第一套管和第二套管相邻的两个端面之间。