CN206038424U - 一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置 - Google Patents

一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置 Download PDF

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刘睿
惠松骁
叶文君
于洋
宋晓云
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Abstract

本实用新型涉及一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置。该装置包括一对卡榫螺帽和一对支撑套筒；所述支撑套筒是在平面端的垂直方向对称设有两个支撑悬臂，在支撑悬臂的悬臂端设有卡槽；所述卡榫螺帽是在圆环外侧的垂直方向对称设有两个卡榫，并在圆环内壁设有螺纹。将两个卡榫螺帽分别安装于待测试样的两个螺纹端，调整两个卡榫螺帽的卡榫方向呈90°。然后将卡榫螺帽的卡榫分别安装于两个支撑套筒的卡槽内，即完成待测试样的夹持。随后，使支撑套筒的平面端分别与霍普金森压杆实验装置的入射杆、透射杆的平面端紧密贴合，进行常规的动态压缩试验，实现将压缩载荷转化为拉伸载荷。本实用新型在不更改霍普金森压杆实验装置结构的情况下，实现拉伸加载。

Description

一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置
技术领域
本实用新型属于材料力学性能测试设备技术领域，特别涉及一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置。
背景技术
霍普金森压杆实验装置是目前广泛使用的研究在102～103s-1数量级的应变率加载条件下材料动态变形及断裂行为的一种实验装置。但是，为了在整个实验过程中保持一维应力波条件，霍普金森压杆实验装置通常用于测试材料的动态压缩性能，而材料的动态拉伸性能的测试需要在霍普金森拉杆实验装置上进行。霍普金森拉杆实验装置相对于压杆实验装置在结构上有较大的变化，如，需要使用更大直径的工作杆系统，需要使用套筒结构等。对于大多数实验室具备的小直径工作杆的霍普金森压杆实验装置，无法经过简单的设备改造使其变为拉杆试验装置。因此，有必要提供一种成本较低、操作简便的能够在小直径霍普金森压杆实验装置上实现拉伸加载的试样夹持装置。
实用新型内容
针对现有技术不足，本实用新型提供了一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置。
一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，包括一对卡榫螺帽和一对支撑套筒；
所述支撑套筒是在平面端的垂直方向对称设有两个支撑悬臂，在两个支撑悬臂的悬臂端各设有一个卡槽；
所述卡榫螺帽是在圆环外侧的垂直方向对称设有两个卡榫，所述卡榫能够与相应支撑套筒上的卡槽配合；并在圆环内壁设有螺纹，所述螺纹能够与待测试样的螺纹端配合。
所述支撑套筒的平面端的最大宽度不大于所使用的霍普金森压杆实验装置的工作杆直径。
所述支撑套筒的支撑悬臂的宽度不大于两个支撑悬臂的间距。
所述支撑套筒的支撑悬臂的长度为待测试样总长度、待测试样预估最大塑性变形长度、预留长度之和。
所述预留长度为2～5mm。
所述卡榫螺帽的圆环的外直径小于支撑套筒的两个支撑悬臂的间距。
所述卡榫螺帽的卡榫的宽度比支撑套筒的卡槽的宽度小0.1～0.2mm；所述卡榫螺帽的卡榫的长度比支撑套筒的卡槽的深度小0.1～0.2mm。
本实用新型的有益效果为：
(1)不更改霍普金森压杆实验装置结构的情况下，在小直径工作杆系统上实现拉伸加载；并可根据霍普金森压杆实验装置的工作杆直径对本实用新型装置的尺寸进行缩放，具有良好的适用性。
(2)可使用国家及国际静态拉伸试验相关标准规定的小尺寸标准圆柱拉伸试样，通用性好。
(3)结构简单，可批量制造，有利于提高实验效率。
(4)独立于霍普金森压杆实验装置之外，损耗或损坏后易于更换。
附图说明
图1为本实用新型一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置的示意图；
标号说明：1-待测试样，2-A卡榫螺帽，3-B卡榫螺帽，4-A支撑套筒，5-B支撑套筒。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
如图1所示一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，包括A卡榫螺帽2、B卡榫螺帽3、A支撑套筒4和B支撑套筒5。
待测试样1采用AMS E8标准规定的圆柱拉伸试样，试样总长度32mm，试样工作段直径2.5mm，平行段长度13mm，夹持端螺纹M6。本具体实施例中，待测试样1为钛合金，该试样预估最大塑性变形长度为3mm。
A支撑套筒4和B支撑套筒5的结构尺寸相同。在圆柱体结构的垂直方向对称设有两个支撑悬臂，每个支撑悬臂的截面为内径8.5mm、外径14.5mm的圆环的四分之一，支撑悬臂的连接端的端面与圆柱体结构的外平面齐平，得到平面端的最大宽度为14.5mm，不大于所使用的霍普金森压杆实验装置的工作杆直径。两个支撑悬臂的悬臂长度为37mm，悬臂端部各设有一个卡槽，卡槽的宽度4.2mm，深度8mm。圆柱体结构和两个支撑悬臂可以为一体成型。
A卡榫螺帽2和B卡榫螺帽3的结构尺寸相同。圆环外径为8mm，内孔设有螺纹M6，圆环外侧的垂直方向对称设有两个卡榫，卡榫的长度等于圆环的长度，为7.8mm；卡榫的宽度4mm；两个卡榫最外端总宽度12mm。
将A卡榫螺帽2、B卡榫螺帽3分别安装于待测试样1的两个螺纹端，调整A卡榫螺帽2、B卡榫螺帽3的卡榫方向呈90°。然后将A卡榫螺帽2的卡榫安装于A支撑套筒4的卡槽内，将B卡榫螺帽3的卡榫安装于B支撑套筒5的卡槽内，使待测试样1安装于A支撑套筒4和B支撑套筒5的支撑悬臂之间，即完成待测试样1的夹持。随后，参照常规的圆柱形动态压缩试样的安装方法，将完成夹持后的待测试样1安装于霍普金森压杆实验装置的入射杆和透射杆之间，使A支撑套筒4、B支撑套筒5的平面端分别与入射杆、透射杆的平面端紧密贴合，进行常规的动态压缩试验，实现将压缩载荷转化为拉伸载荷，即可使待测试样1产生拉伸变形或拉断，进行待测试样1的动态拉伸力学性能测试。

Claims (7)

1.一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，包括一对卡榫螺帽和一对支撑套筒；
所述支撑套筒是在平面端的垂直方向对称设有两个支撑悬臂，在两个支撑悬臂的悬臂端各设有一个卡槽；
所述卡榫螺帽是在圆环外侧的垂直方向对称设有两个卡榫，所述卡榫能够与相应支撑套筒上的卡槽配合；并在圆环内壁设有螺纹，所述螺纹能够与待测试样的螺纹端配合。
2.根据权利要求1所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述支撑套筒的平面端的最大宽度不大于所使用的霍普金森压杆实验装置的工作杆直径。
3.根据权利要求1所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述支撑套筒的支撑悬臂的宽度不大于两个支撑悬臂的间距。
4.根据权利要求1所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述支撑套筒的支撑悬臂的长度为待测试样总长度、待测试样预估最大塑性变形长度、预留长度之和。
5.根据权利要求4所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述预留长度为2～5mm。
6.根据权利要求1所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述卡榫螺帽的圆环的外直径小于支撑套筒的两个支撑悬臂的间距。
7.根据权利要求1所述一种材料动态拉伸力学性能测试夹持装置，其特征在于，所述卡榫螺帽的卡榫的宽度比支撑套筒的卡槽的宽度小0.1～0.2mm；所述卡榫螺帽的卡榫的长度比支撑套筒的卡槽的深度小0.1～0.2mm。
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