CN216926346U - 一种金属板材循环拉伸-压缩试验夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金属板材循环拉伸‑压缩试验夹具，包括连接头组件、夹持组件和试样保护装置组件；进行循环拉伸‑压缩试验时，夹具下端与试验机工作台面连接固定，上端与试验机横梁连接，夹具在横梁的带动下进行循环拉伸‑压缩运动，使试件产生循环拉伸‑压缩变形；本实用新型采用优化后的结构，试样夹持组件对试样的阻力小，试验精度高，且适用于不同尺寸的试样，结构简单，工艺性好。
Description
技术领域
本实用新型属于材料力学性能测试领域，具体是一种针对金属板材在循环拉伸-压缩加载下的力学性能试验夹具，可用于航空航天、汽车制造等工程领域的材料循环加载性能测试。
背景技术
近年来，高强度钢板、铝合金、钛合金、镁合金等轻量化材料在航空航天、汽车、家电等领域得到了越来越广泛的应用。由于在实际成形过程中会出现包申格效应，所以传统的拉伸试验不能准确的描述板材的力学性能，需要采用拉伸-压缩复合加载力学性能试验来准确描述板材的力学性能，从而更好的指导成形工艺。
对板材的循环拉伸-压缩力学性能研究却比较困难，尤其是研究冲压薄板的大变形循环拉伸-压缩力学性能，主要是因为薄板在压缩过程中极易发生失稳，需要在薄板两侧施加相应的抑制其失稳的装置。但是添加保护装置后，薄板与保护装置之间会产生较大的摩擦，导致难以获取准确的循环加载应力-应变关系。所以，如何避免薄板在压缩过程中的失稳以及消除摩擦力对试验结果的影响，获取薄板在大应变条件下准确的循环应力-应变曲线变得至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种金属板材循环拉伸-压缩试验夹具，解决了薄板在压缩过程中容易发生失稳和摩擦力过大的问题。在保证测试精度的同时，采用优化设计的整体结构，减轻了夹具的重量，便于夹具的安装与拆卸。
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种金属板材循环拉伸- 压缩试验夹具，包括连接头组件(图1)、夹持组件(图2)和试样保护装置组件(图3)三部分；进行循环拉伸-压缩试验时，夹具下端与试验机工作台面连接固定，上端与试验机横梁连接，夹具在横梁的带动下进行循环拉伸-压缩运动，使试样(23)产生循环拉伸-压缩变形。
所述连接头组件包括上接头(1)、下接头(16)和横销(2,15)；所述连接头(1,16)与试验机相连，将连接头(1,16)插入万能试验机端头，连接头(1,16)上开有横销孔，通过横销(2,15)将连接头(1,16)与试验机端头连接固定，连接头(1,16)上设有螺纹与锁紧螺母(3,17)，通过旋转锁紧螺母(3,17)上下移动调节连接头(1,16)与试验机端头之间的间隙，防止试验机发生空位移，从而导致试验数据失准。
所述的夹持组件包括上夹块(4)、下夹块(19)、上活动钳口(5)、下活动钳口(18)和第一连接螺栓(6,14)；它们之间的位置关系为：下夹块(19)与导向杆(20)固定连接，上夹块(4)和试样保护壳(7)与导向杆(20)滑动连接；所述夹块(4,19)与活动钳口(5,18)夹持试样(23)一侧上嵌入一块相同的金属垫板，垫板表面设有均匀的凸起，用来增大与试样(23)之间的阻力；上活动钳口(5)放置在上夹块(4)的凹槽中，并通过第一连接螺栓(6)固定；下活动钳口(18)与下夹块(19)以同样方式连接。
所述试样保护装置组件包括试样保护壳(7)、上夹板(9)、下夹板(8)、压紧板(10)、第二连接螺栓(11)和螺母(12)；它们之间的连接关系是：试样保护壳(7)通过导向杆(20)与夹持组件连接成一体；所述下夹板(8)放置在试样保护壳(7)上的定位销(22)上，第二连接螺栓(11)顶部与下夹板(8)过盈配合；所述上夹板(9)、压紧板(10)与下夹板(8)通过第二连接螺栓(11)连接，并通过螺母(12)固定；所述上夹板(9)与下夹板(8)上通过锁紧螺钉(21)固定带有滚珠的双层夹块，滚珠用于减小试样(23)与夹板之间的摩擦；将液压头(13)放置在上夹板(9)与压紧板 (10)之间，用于施加扩张力，使上夹板(9)和下夹板(8)能够对试样(23)施加一定的夹持力；所述上夹板(9)的顶部设有凹槽，深约1mm，将液压头(13)卡在上夹板(9)的凹槽里面，防止液压头(13)发生移动。
与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：采用手动夹持试样(23)的两端，轴向最大试验力为50kN。通过液压千斤顶夹持横向，横向夹持力可调节，最大夹持力为10kN，可以确保试样(23)在拉伸-压缩过程中不产生翘曲。在夹持试样(23)的上下滑块上固定带有滚珠的双层夹块，可以大大减小夹持板和试样(23)之间的摩擦力，保证测试的实验数据更真实可靠。
附图说明
下面结合附图和实施对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为连接头组件的示意图。
图3为夹持组件的示意图。
图4为试样保护装置组件的示意图。
图5为试样保护装置夹板上的双层夹块装置示意图。
图中，1.上接头，2.横销，3.锁紧螺母，4.上夹块，5.上活动钳口，6.第一连接螺栓，7.试样保护壳，8.下夹板，9.上夹板，10.压紧板，11.第二连接螺栓，12.螺母，13.液压头，14.第一连接螺栓，15.横销，16.下接头，17.锁紧螺母，18.下活动钳口，19.下夹块，20. 导向杆，21.锁紧螺钉；22.定位销；23.试样。
具体实施方式
参见图1，本实用新型一种金属板材循环拉伸-压缩试验夹具，由连接头组件(图1)、夹持组件(图2)和试样保护装置组件(图3)三部分组成；进行循环拉伸-压缩试验时，夹具下端与试验机工作台面连接固定，上端与试验机横梁连接，夹具在横梁的带动下进行循环拉伸-压缩运动，使试样(23)产生循环拉伸-压缩变形。
参见图2，所述连接头组件包括上接头(1)、下接头(16)和横销(2,15)；连接头(1,16)上均设有横销孔，用于与试验机相连，将连接头(1,16)插入试验机端头，通过横销(2,15)来固定连接头(1,16)与试验机端头；连接头(1,16)上设有螺纹与锁紧螺母(3,17)，锁紧螺母(3,17)通过旋转上下位移消除连接头(1,16)与试验机端头连接后残留的连接间隙，防止试验机循环加载时产生空行程导致试验数据失准；安装完成后，连接头(1,16)轴心、试样(23)、试验机的中心重合，保证拉伸-压缩力保持竖直，不会产生额外拉压应力。
参见图3，所述的夹持组件包括上夹块(4)、下夹块(19)、上活动钳口(5)、下活动钳口 (18)和第一连接螺栓(6,14)；将试样(23)放置在上夹块(4)与下夹块(19)上，使试样(23)与拉伸- 压缩试验方向平行，然后，放置活动钳口(5,18)，用第一连接螺栓(6,14)连接活动钳口(5,18) 与夹块(4,19)固定试样(23)。
参加图4，所述试样保护装置组件包括试样保护壳(7)、上夹板(9)、下夹板(8)、压紧板(10)、第二连接螺栓(11)和螺母(12)；下夹板(8)放置在试样保护壳(7)的定位销(22)上，试样 (23)放置在下夹板(8)上，再放置上夹板(9)、液压头(13)与压紧板(10)，然后通过第二连接螺栓(11)和螺母(12)固定；根据试验需求，通过液压加力装置施加适当的压力。
本实用新型夹具的具体的试验方法，主要有如下几个步骤：将夹具下接头(16)与试验机工作台面的连接头相连，通过横销(15)固定；将下夹板(8)固定到试样保护装置的定位销 (22)上，平行放置试样(23)于上夹块(4)、下夹块(19)与下夹板(8)上；然后，放置上活动钳口 (5)与下活动钳口(18)，通过第一连接螺栓(6,14)连接夹块(4,19)与活动钳口(5,18)，用扭力扳手拧紧第一连接螺栓(6,14)对试样(23)两端施加夹持力；再安装上夹板(9)、液压头(13)和压紧板 (10)，用第二连接螺栓(11)螺母(12)固定；通过液压头(13)对压紧板(10)与上夹板(9)施加支撑力，从而，对所测试的试样(23)施加夹持力；抬起夹具，让夹具的上接头(1)连接在试验机横梁上的连接头上，拧紧夹具下端的锁紧螺母(17)，直到夹具能够保持夹具自立；然后，将试验机的测试力调正，将横销(15)插入夹具上端与试验机连接处的横销孔中，固定连接夹具上接头(1)与试验机；设置试验机的循环加载次数与每次循环的位移，进行试验；最终得到的试样拉伸-压缩时应力-应变实验数据。
Claims (2)
1.一种金属板材循环拉伸-压缩试验夹具，包括连接头组件、夹持组件和试样保护装置组件三部分；其特征在于：夹持组件、试样保护装置组件的主体连接为一个整体；进行循环拉伸-压缩试验时，夹具下端与试验机工作台面连接固定，夹具上端与试验机横梁连接，夹具在横梁的带动下进行循环拉伸-压缩运动，使试样产生循环拉伸-压缩变形；
所述连接头组件包括上接头(1)、下接头(16)和横销(2,15)；夹具通过所述连接头(1,16)与试验机相连，连接头(1,16)上设有横销孔，通过横销(2,15)将连接头(1,16)与试验机端头连接固定；连接头(1,16)上设有螺纹与锁紧螺母(3,17)，通过旋转锁紧螺母(3,17)控制其上下移动来消除连接头(1,16)与试验机端头之间的间隙，防止试验机进行循环拉伸-压缩试验时发生空位移，从而保证试样(23)循环拉伸-压缩试验数据的准确性；当夹具与试验机连接完成后，试验机、连接头(1,16)、试样(23)三者的中心方向重合，保证试样(23)循环拉伸-压缩变形的测量精度；
所述的夹持组件包括上夹块(4)、下夹块(19)、上活动钳口(5)、下活动钳口(18)和第一连接螺栓(6,14)；它们之间的位置关系为：下夹块(19)与导向杆(20)固定连接，上夹块(4)和试样保护壳(7)与导向杆(20)滑动连接；所述夹块(4,19)与活动钳口(5,18)一侧上嵌入一块相同的金属垫板，垫板表面设有均匀的凸起，用来增大与试样(23)之间的阻力；上活动钳口(5)放置在上夹块(4)的凹槽中，并通过第一连接螺栓(6)固定；下活动钳口(18)与下夹块(19)以同样方式连接；
所述试样保护装置组件包括试样保护壳(7)、上夹板(9)、下夹板(8)、压紧板(10)、第二连接螺栓(11)和螺母(12)；它们之间的连接关系是：试样保护壳(7)通过导向杆(20)与夹持组件连接成一体；所述下夹板(8)放置在试样保护壳(7)上的定位销(22)上，第二连接螺栓(11)顶部与下夹板(8)过盈配合；所述上夹板(9)、压紧板(10)与下夹板(8)通过第二连接螺栓(11)连接，并通过螺母(12)固定；所述上夹板(9)与下夹板(8)上通过锁紧螺钉(21)固定带有滚珠的双层夹块，滚珠用于减小试样(23)与夹板之间的摩擦；将液压头(13)放置在上夹板(9)与压紧板(10)之间，用于施加扩张力，使上夹板(9)和下夹板(8)能够对试样(23)施加一定的夹持力；所述上夹板(9)的顶部设有凹槽，深约1mm，将液压头(13)卡在上夹板(9)的凹槽里面，防止液压头(13)发生移动。
2.根据权利要求1所述的一种金属板材循环拉伸-压缩试验夹具，其特征在于：所述试样保护装置的夹板(8,9)上固定带有滚珠的双层夹块。
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