CN210571703U - 辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，由一对“工”字型或“H”型的上下卡件组成，上卡件中间为支撑杆，上下各有两个横臂伸出，四个横臂上对齐有四个螺孔用于固定，由于搭接薄板试样厚度有差异因此在上卡件顶部有一凸台用于贴合厚度减薄的位置。下卡件与上卡件对应，中间支撑杆两边为横臂，在底部横臂加工出斜坡口用于减薄位置的夹持。本实用新型结构简单，安装便利，并且通过凸台与坡口的设计对搭接试样减薄区域进行了很好的抗弯曲夹持，帮助提高疲劳实验结果的精确度。

Description

辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具

技术领域

本实用新型涉及一种夹具，特别是涉及一种试样疲劳实验用的辅助夹具，应用于测试用夹具技术领域。

背景技术

材料疲劳一般从材料应力集中处开始，而焊接结构的疲劳又往往是从焊接接头处产生，疲劳寿命的检查对金属材料的应用非常重要。金属薄板试样在受到轴向拉压应力的时候容易出现高频载荷而导致的弯曲现象，试样如果弯曲后，在拉压疲劳过程中受到的不止是轴向的拉压力，并且也有因弯曲产生的弯曲力。过去在裂纹扩展的疲劳实验中会用到夹紧型防弯曲夹具，对于薄板试样的拉压疲劳夹具应用较少。搭接接头是由两块薄板相叠合进行焊接，由于疲劳试样中段的厚度不同，在高频拉压载荷作用下更易产生弯曲力，因此需要特定的搭接接头防弯曲夹具来固定试样。并且疲劳实验的准确性需要试样达到一定的表面光洁度，因此，夹具对试样造成的摩擦磨损对试样寿命的影响，也给试样的疲劳实验的准确性带来挑战，现有夹具存在无法达到所需的设计要求，其对疲劳实验的准确性的保证也不够理想。

实用新型内容

为了解决现有技术问题，本实用新型的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，进行夹具的结构形式改进，针对金属搭接接头轴向拉压疲劳实验的防弯曲夹具。本发明在设计此夹具时，考虑到了搭接接头中段厚度的不均匀会导致轴向疲劳拉压过程中的试样弯曲现象，并且考虑到试样与夹具的磨损问题，在夹具夹持过程中需要在卡件与试样之间放入光滑垫片，防止两者之间的摩擦磨损影响试样的疲劳寿命，保证实验的准确性与真实性。

为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，由上卡件与下卡件组成的组合式夹具，上卡件与下卡件皆由中间支撑杆和垂直臂展组成，垂直臂展分别与中间支撑杆的两端一体连接，与中间支撑杆的顶端连接的是顶端垂直臂展，与中间支撑杆的底端连接的是底端垂直臂展，上卡件与下卡件的两个顶端垂直臂展对应进行组装，并使上卡件与下卡件的两个底端垂直臂展对应进行组装，形成组合式夹具，上卡件与下卡件的形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度不同的“工”字型卡件，或者形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度相同的“H”型卡件，上卡件的中间支撑杆为一种异形支撑结构，在靠近上卡件的中间支撑杆的顶端位置处设置凸台，凸台的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的一个承压工作面，下卡件的底端垂直臂展为另一种异形支撑结构，朝向夹持工作面方向的下卡件的底端垂直臂展和顶端垂直臂展不在同一平面上，下卡件的底端垂直臂展形成与下卡件的中间支撑杆连接的坡口，使朝向夹持工作面方向的下卡件的底端垂直臂展的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的另一承压工作面，将薄板搭接试样安装到上卡件与下卡件的中间支撑杆之间，使上卡件的凸台与下卡件的底端垂直臂分别抵住薄板搭接试样中段区域的搭接接头两端延伸薄板厚度减薄位置处，从而将搭接接头设置于凸台端侧和下卡件的底端垂直臂展端侧之间的空间区域内。

作为本实用新型优选的技术方案，在垂直臂展分别设有螺孔，通过螺栓连接件穿过螺孔将上卡件与下卡件进行紧固，形成组合式夹具。进一步优选在靠近垂直臂展的两端设有螺孔，使上卡件与下卡件皆分别对应设置4个螺孔。

作为本实用新型优选的技术方案，上卡件的凸台的侧面加工出斜坡面，使斜坡与上卡件的中间支撑杆连接。进一步优选上卡件的凸台的侧面加工出45°的斜坡面。

优选下卡件的坡口采用45°的斜坡面。

作为本实用新型优选的技术方案，上卡件与下卡件的中间支撑杆的宽度统一，并且不大于薄板试样的最小宽度。

作为本实用新型优选的技术方案，在夹持薄板搭接试样时，夹具与试样之间使用垫片。

作为本实用新型优选的技术方案，上卡件的凸台不在支撑杆的中段，而使凸台的中央位于靠近顶端臂展的中间支撑杆的长度四分之一位置处，给薄板搭接试样预留出进行轴向拉压疲劳实验的向下加载应变的空间。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1.本实用新型夹具通过凸台与坡口的设计，对搭接试样减薄区域进行了很好的抗弯曲夹持，帮助提高疲劳实验结果的精确度，尤其是保证试样不弯曲的同时，不会影响实验的准确性；

2.本实用新型夹具在夹具与搭接试样之间用光滑垫片隔开，防止由夹具摩擦磨损对试样寿命的影响，进一步保证实验的准确性与真实性；

3.本实用新型夹具结构简单，安装便捷，广泛适用于金属薄板搭接接头拉压疲劳试样，实用性高，有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例一试样防弯曲夹具的上卡件的结构示意图。

图2为本实用新型实施例一试样防弯曲夹具的下卡件的结构示意图。

图3为本实用新型实施例一试样防弯曲夹具所对应的搭接接头拉压疲劳试样结构图。

具体实施方式

本实用新型的优选实施例详述如下：

实施例一：

在本实施例中，参见图1～图3，一种辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，由上卡件与下卡件组成的组合式夹具，上卡件与下卡件皆由中间支撑杆1、5和垂直臂展2、6组成，垂直臂展2、6分别与中间支撑杆1、5的两端一体连接，与中间支撑杆1、5的顶端连接的是顶端垂直臂展，与中间支撑杆1、5的底端连接的是底端垂直臂展，上卡件与下卡件的两个顶端垂直臂展对应进行组装，并使上卡件与下卡件的两个底端垂直臂展对应进行组装，形成组合式夹具，上卡件与下卡件的形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度不同的“工”字型卡件，上卡件的中间支撑杆1为一种异形支撑结构，在靠近上卡件的中间支撑杆1的顶端位置处设置凸台4，凸台4的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的一个承压工作面，下卡件的底端垂直臂展为另一种异形支撑结构，朝向夹持工作面方向的下卡件的底端垂直臂展和顶端垂直臂展不在同一平面上，下卡件的底端垂直臂展形成与下卡件的中间支撑杆5连接的坡口7，使朝向夹持工作面方向的下卡件的底端垂直臂展的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的另一承压工作面，将薄板搭接试样安装到上卡件与下卡件的中间支撑杆1、5之间，使上卡件的凸台4与下卡件的底端垂直臂分别抵住薄板搭接试样中段区域的搭接接头两端延伸薄板厚度减薄位置处，从而将搭接接头设置于凸台4端侧和下卡件的底端垂直臂展端侧之间的空间区域内。本实施例辅助薄板搭接焊接试样疲劳实验的防弯曲夹具由上下两件“工”字型卡件组成，上下卡件中间为支撑杆1、5，两端各延伸出垂直臂展2、6，垂直臂展进行固定安装，在上卡件支撑杆上加工出凸台4，下卡件底端臂展加工出坡口7用于固定薄板搭接处厚度减薄位置。

在本实施例中，参见图1和图2，在垂直臂展2、6分别设有螺孔3、8，通过螺栓连接件穿过螺孔3、8将上卡件与下卡件进行紧固，形成组合式夹具。在靠近垂直臂展2、6的两端设有螺孔3、8，使上卡件与下卡件皆分别对应设置4个螺孔3、8。试样放入夹具内，通过螺孔3、8内置螺栓进行固定，达到搭接接头试样防弯曲的目的。本实施例搭接接头轴向拉压疲劳试验的防弯曲夹具，由一对形状相似或相同的“工”字型卡件构成，两个卡件中间都为支撑杆，在支撑杆的上下两端垂直伸出臂展，臂展上各有一个螺孔用于螺丝固定。

在本实施例中，参见图1，上卡件的凸台4的侧面加工出斜坡面，使斜坡与上卡件的中间支撑杆1连接。

在本实施例中，如图1～图3所示，该种搭接疲劳试样在中段的厚度不均匀区域是在加载过程中出现弯曲的主要原因，因此为了给予厚度减薄段一定的夹紧力，在“工”字型上卡件与下卡件分别加工设计了凸台4与坡口7。凸台4的设计位置主要考虑疲劳实验机上端固定下端加载的特性，因此加工在靠近上卡件支撑杆1的上端的位置。上卡件的垂直臂展2与下卡件的垂直臂展6上有螺孔3，在夹持试样时采用普通的六角螺母，安装时用手拧紧即可，不然过大的夹紧力会对试样表面产生一定的摩擦。

放置试样时，先将下卡件平放，在下卡件的中间支撑杆5上放入光滑垫片，试样卡准坡口7位置随后将上卡件对齐下卡件，在螺孔3、8上用螺母螺栓固定，确保夹具贴合试样，不会在试样表面自由滑动。

本实施例搭接试样轴向拉压疲劳实验的防弯曲夹具可以防止搭接试样在拉压疲劳实验中由于搭接接头厚度不同而在高频率拉压过程中受力弯曲的现象，该夹具属于测试用夹具结构领域。本实施例夹具结构简单安装便捷，广泛适用于金属薄板搭接接头拉压疲劳试样，保证试样不弯曲的同时，不会影响实验的准确性。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，上卡件与下卡件的形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度相同的“H”型卡件。

本实施例用于金属薄板搭接焊后进行疲劳实验的防弯曲夹具是由一对“H”型的上下卡件组成。上卡件中间为支撑杆，上下各有两个横臂伸出，垂直臂展包括四个横臂上对齐有四个螺孔用于固定，由于搭接薄板试样厚度有差异因此在上卡件顶部有一凸台用于贴合厚度减薄的位置。下卡件与上卡件对应，中间支撑杆两边为横臂，在底部横臂加工出斜坡口用于减薄位置的夹持。本实施例采用“H”型卡件组装夹具，相比实施例一为一种替代性的选择，同样防止搭接试样在拉压疲劳实验中由于搭接接头厚度不同而在高频率拉压过程中受力弯曲的现象，本实施例夹具结构简单，安装便利，并且通过凸台与坡口的设计对搭接试样减薄区域进行了很好的抗弯曲夹持，帮助提高疲劳实验结果的精确度。

实施例三

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，上卡件的凸台4的侧面加工出45°的斜坡面。下卡件的坡口7采用45°的斜坡面。上卡件在顶部位置加工出45°斜凸台，下卡件在底部臂展加工成45°坡口，两种设计都是为了固定住搭接接头薄板状试样厚度不同的中段区域。

实施例四

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，上卡件与下卡件的中间支撑杆1、5的宽度统一，并且不大于薄板试样的最小宽度。以此实现夹具的标准化和系列化，并使夹具的尺寸尽量较小，在保证辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲的同时，更加有利于减少对薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的误差，保证实验的准确性与真实性。

实施例五

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，在夹持薄板搭接试样时，夹具与试样之间使用垫片。疲劳实验的准确性需要试样达到一定的表面光洁度，因此在夹具与搭接试样之间用光滑垫片隔开，防止由夹具摩擦磨损对试样寿命的影响。本实施例考虑到试样与夹具的磨损问题，在夹具夹持过程中需要在卡件与试样之间放入光滑垫片，防止两者之间的摩擦磨损影响试样的疲劳寿命，保证实验的准确性与真实性。

实施例六

本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：

在本实施例中，上卡件的凸台4不在支撑杆的中段，而使凸台4的中央位于靠近顶端臂展的中间支撑杆1的长度四分之一位置处，给薄板搭接试样预留出进行轴向拉压疲劳实验的向下加载应变的空间。搭接疲劳试样在中段的厚度不均匀区域是在加载过程中出现弯曲的主要原因，因此为了给予厚度减薄段一定的夹紧力，在上卡件与下卡件分别加工设计了凸台4与坡口7。凸台4的设计位置主要考虑疲劳实验机上端固定下端加载的特性，因此加工在靠近上卡件支撑杆1的上端四分之一的位置，具体为使凸台4的中央位于靠近顶端臂展的中间支撑杆1的长度四分之一位置处。由于轴向拉压疲劳实验机是上夹口夹紧，下夹口进行循环高频加载，因此防弯曲夹具的坡口7与凸台4的设计不在支撑杆的中段而在靠近上端臂展四分之一处，给试样预留出向下加载应变的空间。

上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本实用新型的实用新型目的，只要不背离本实用新型辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具的技术原理和实用新型构思，都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，由上卡件与下卡件组成的组合式夹具，其特征在于：所述上卡件与下卡件皆由中间支撑杆和垂直臂展（2、6）组成，所述垂直臂展（2、6）分别与中间支撑杆的两端一体连接，与中间支撑杆的顶端连接的是顶端垂直臂展，与中间支撑杆的底端连接的是底端垂直臂展，所述上卡件与下卡件的两个顶端垂直臂展对应连接在一起，并使上卡件与下卡件的两个底端垂直臂展也对应连接在一起，形成组合式连接结构的夹具，所述上卡件与下卡件的形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度不同的“工”字型卡件，或者形式为底端垂直臂展和顶端垂直臂展长度相同的“H”型卡件，所述上卡件的第一中间支撑杆（1）为一种支撑结构，在靠近上卡件的第一中间支撑杆（1）的顶端位置处设置凸台（4），所述凸台（4）的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的一个承压工作面；所述下卡件的底端垂直臂展为另一种异形支撑结构，朝向夹持工作面方向的所述下卡件的底端垂直臂展和顶端垂直臂展不在同一平面上，所述下卡件的底端垂直臂展形成与下卡件的第二中间支撑杆（5）连接的坡口（7），使朝向夹持工作面方向的所述下卡件的底端垂直臂展的平滑表面为组合式夹具的夹持试件的另一承压工作面，将薄板搭接试样安装到所述上卡件与下卡件的中间支撑杆之间，使上卡件的凸台（4）与下卡件的底端垂直臂分别抵住薄板搭接试样中段区域的搭接接头两端延伸薄板厚度减薄位置处，从而将搭接接头设置于凸台（4）端侧和下卡件的底端垂直臂展端侧之间的空间区域内。

2.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：在所述垂直臂展（2、6）分别设有螺孔（3、8），螺栓连接件穿过螺孔（3、8），将上卡件与下卡件进行紧固连接在一起，形成组合式连接结构的夹具。

3.根据权利要求2所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：在靠近所述垂直臂展（2、6）的两端设有螺孔（3、8），使上卡件与下卡件皆分别对应设置4个螺孔（3、8）。

4.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：上卡件的凸台（4）的侧面加工出斜坡面，使斜坡与上卡件的第一中间支撑杆（1）连接。

5.根据权利要求4所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：上卡件的凸台（4）的侧面加工出45°的斜坡面。

6.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：下卡件的坡口（7）采用45°的斜坡面。

7.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：所述上卡件与下卡件的中间支撑杆的宽度统一，并且不大于薄板试样的最小宽度。

8.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：在夹持薄板搭接试样时，夹具与试样之间使用垫片。

9.根据权利要求1所述辅助薄板搭接试样轴向拉压疲劳实验的试样防弯曲夹具，其特征在于：上卡件的凸台（4）不在支撑杆的中段，而使凸台（4）的中央位于靠近顶端臂展的第一中间支撑杆（1）的长度四分之一位置处，给薄板搭接试样预留出进行轴向拉压疲劳实验的向下加载应变的空间。

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