CN2854560Y - 高强薄钢板轴向加载试样及其夹持装置 - Google Patents

高强薄钢板轴向加载试样及其夹持装置 Download PDF

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Abstract

高强薄钢板轴向加载试样，呈平板状，具有中间加载部，对称设置于中间加载部两端的两个夹持部，每一夹持部具有一销孔，该两个销孔对称设置；用于上述试样的夹持装置，其固定于试验机上，其中，所述夹持装置包括一对分离设置、对称设计的夹具和用于每一夹具的锁紧螺栓，该夹具的一端为固定端，固定于试验机上；另一端为夹持端，其内设有与所述试样厚度相对应的U形开口槽以收容该试样，该U形开口槽将该夹具的所述夹持端分为上夹块和下夹块，在该夹持端处还设有一垂直于U型开口槽且直径与试样销孔的直径相同的锁紧螺孔，上述锁紧螺栓通过锁紧螺孔并穿过试样上的销孔固定该试样。可用于动态轴向加载试验等。

Description

高强薄钢板轴向加载试样及其夹持装置
技术领域
本实用新型涉及材料力学性能测试用的试样及夹持装置，特别是汽车用高强度薄钢板(厚度介于0.5至3mm)轴向动态加载试验与轴向“拉-拉”疲劳性能测试用的试样及其夹持装置。
背景技术
汽车工业在“轻质、安全、环保”设计理念的趋势下，对钢铁行业中较薄轧制规格(其厚度通常介于0.5至3mm之间)的金属板材的强塑性等性能提出了更高的要求，随着激光等厚、差厚拼焊工艺的成熟，AHSS钢及其焊接结构件正逐渐成为汽车结构钢的优良换代产品。由于AHSS钢构成了整车的骨架，其动态载荷作用时(如冲击、碰撞等)的材料响应性能及长时间使用状态下的疲劳性能将直接关系到车辆的使用安全与完整性，故受到了汽车制造商的极大关注。
如若考虑汽车零件冲压工艺及实际使用条件(如行驶状态)对于AHSS钢强塑性能的影响，相应的试验加载应变速率应覆盖0.005s-1-500s-1的区间，已趋近于动态加载高速拉伸的试验范畴。然而目前对于金属材料实施动态性能评价尚无标准规范可循。2005年在德国召开的轿车、货车用钢国际会议(SCT2005)出版的论文集报道了可以采用液压高速拉伸试验机或霍布金森压杆法开展金属板材的动态性能评测，然而昂贵的试验机硬件开销、复杂的试样制备技术与繁琐的数据处理制约了上述技术在工业实验室的普及。
另一方面，摆锤式冲击试验机已成为工业实验室评价材料冲击韧性的主导试验装备，大多冲击试验机已具备了螺纹圆棒试样冲击拉伸的试验模块，即将试样通过螺纹连接固定在摆脆锤刃与锤套之间，或基座活动端与固定端之间，摆锤释放后试样一端随锤刃滑出而另一端锁定，相当于对试样轴向施加冲击载荷。但因AHSS钢板材厚度较薄，无法制备出螺纹圆棒试样，如若采用静态拉伸试验机常用的液压(或空压)楔形齿块的夹持方式，势必对原有试验机进行较大的硬件改动。
为此，实用新型专利号为02252726.5在其申请的“一种拉伸冲击试验机”公开了一种试样装夹机构，通过将摆锤式冲击试验机的试样基座设计为固定钳口与活动钳口，分别固定塑料板状试样两端，可以通过摆锤敲击活动钳口从而实现动态轴向加载的目的。由于此实用新型的试样对象是塑料试样，拉伸冲击断裂所需的夹持力较小，因此活动钳口可以采用上下夹板通过紧固螺钉夹紧塑料试样，但该专利技术无法直接适用于高强薄钢板的动态轴向加载试验。另外，此实用新型所公开的试样装载部位位于原试验机试样底座，与目前通常所用的仪器化冲击试验机摆锤传感器连接试样的要求存在差异，因此无法适用于仪器化冲击试验机摆锤传感器连接的高强薄钢板试样的动态轴向加载试验。
日本专利特开平NO.JP60001539A公开的“冲击拉伸试验试样夹持方法(TEST-PIECE SUPPORTING METHOD FOR IMPACT TENSILE TEST)“提供了一种对螺纹圆棒试样实施轴向加载动态试验的夹持装置与提高力传感器自然频率的方法。该专利采用仪器化冲击试验机冲击拉伸模块，仅可开展圆棒螺纹头试样的加载试验，无法对薄钢板试样有效夹持并进行后续试验。
发明内容
为此，本实用新型的目的是提供一种高强薄钢板轴向加载试样及其夹持装置，以满足薄钢板试样有效夹持于试验机上并进行动态轴向加载试验的需求。
为实现上述目的，本实用新型首先提供一种高强薄钢板轴向加载试样，呈平板状，其中，该试样具有中间加载部，对称设置于中间加载部两端的两个夹持部，每一夹持部具有一销孔，该两个销孔对称设置。
优选的，所述试样的中间加载部的宽度比所述夹持部的宽度窄；所述试样的厚度在0.5mm至3mm之间。
本实用新型还提供一种用于高强薄钢板轴向加载试样的夹持装置，其固定于试验机上，其中，所述夹持装置包括一对分离设置、对称设计的夹具和用于每一夹具的锁紧螺栓，该夹具的一端为固定端，固定于试验机上；另一端为夹持端，其内设有与所述试样厚度相对应的U形开口槽以收容该试样，该U形开口槽将该夹具的所述夹持端分为上夹块和下夹块，在该夹持端处还设有一垂直于U型开口槽且直径与试样销孔的直径相同的锁紧螺孔，上述锁紧螺栓通过锁紧螺孔并穿过试样上的销孔固定该试样。
优选的，所述固定端设计成螺柱，以与试验机上的螺孔配合；所述锁紧螺栓具有上、中、下三段，其中，所述锁紧螺栓的上段设置有内六角旋转孔；中段设计成平滑拉销，以便将受力传递给所述试样；下段设计成螺纹段。
本实用新型的优点在于：通过夹持装置的固定端与各类摆锤式冲击试验机的冲击拉伸模块配套，使高强薄钢板平板试样实现圆棒试样与试验机的螺纹连接方式，便于开展动态轴向加载试验与其它各类依靠螺纹连接试验机进行的其他力学性能试验，如拉-拉疲劳试验等。
附图说明
图1是根据本实用型的优选实施例的高强薄钢板轴向加载试样的平面视图；
图2是根据本实用型的优选实施例的用于高强薄钢板轴向加载试样的一个夹持装置的夹持本体的侧视图，其中，该夹持装置的夹持端被剖开，示出了其U型开口槽和锁紧螺栓的位置；
图3是图2中夹持装置的俯视图，示出了U型开口槽的表面；
图4是根据本实用型的优选实施例的用于高强薄钢板轴向加载试样的夹持装置的锁紧螺栓的正视图；
图5是图4中锁紧螺栓的俯视图；
图6是本实用新型优选实施例的试样与其夹持装置的组装剖视图，示出了试样被夹持后的状态；
图7是图6中试样与其夹持装置组装后的俯视图。
具体实施方式
如图1所示，高强薄钢板轴向加载试样1呈平板状，其厚度为0.8mm，该试样1具有一个宽度较窄的狭长形的中间加载部11，对称设置于中间加载部11两端的两个夹持部12，每一夹持部12具有一个销孔13，两个销孔13对称设置。
请参见图2-图7所示，用于夹持上述试样的夹持装置2，其两端固定于试验机(未图示)上，包括：一对分离设置对称设计的夹具21(图2示出了右侧的夹具，左侧的夹具如图6所示)和用于每一夹具的锁紧螺栓22，该夹具21的一端为固定端211，设计成螺柱，以与试验机上的螺孔(图未示)配合；另一端为夹持端212，其内设有与试样1的厚度相对应的U形开口槽2122，其用于在其内收容试样1(如图6-7所示)，该U形开口槽2122将该夹具21的夹持端212分为上夹块2123和下夹块2124，在该夹持端212处还设有一垂直于U型开口槽2122且直径与试样1的销孔13直径相同的锁紧螺孔2125，当试样1定位于该对夹具21的U型开口槽2122中时，上述锁紧螺栓22通过锁紧螺孔2125并穿过试样1上的销孔13固定该试样1。优选的，在U型开口槽212的表面2121为粗糙表面，以便更好的将试样1保持在其中。
如图4和图5所示，锁紧螺栓22由设有内六角旋转孔2211的顶段221、平滑的起拉销功能的中段222、以及起固定作用的螺纹段223构成。平滑的起拉销功能的中段222的直径与试样1的销孔13的直径相对应，销孔13在试样1的夹持部上的相对位置可以根据夹具夹持端212上锁紧螺孔的相对位置设计。旋转锁紧螺栓22使螺纹段223进入夹具21的下夹块2124的螺孔2125中，夹具上下夹块2123和2124“咬合”试样1的夹持部，使左右夹具21与试样1构成紧密连接体(等价于螺纹圆棒试样，如图6所示)，试验时锁紧螺栓22的中段平滑拉销222构成拉销对夹具21中央的试样1的销孔13传递轴向载荷，因此锁紧螺栓22具有锁紧固定与载荷传递的功能。
根据以上描述，如果试样1的厚度改变，则要选择具有相应狭缝宽度的夹具21，相应的，如果需要，也要配合相应尺寸的锁紧螺栓22，换句话说，夹持装置2完全是为了与试样1配套使用而设计。为了简化操作，U型开口槽2122的缝隙宽度可以设计为0.8mm、1.5mm与3mm三种规格，试样1根据其厚度范围选择与相应规格的夹具21，例如，当试样1厚度大于0.5mm但小于0.8mm时，则可应用U型开口槽2122的缝隙宽度为0.8mm的夹具21。
如图6所示的夹持装置2和试样1在组装后，可以通过夹具21的固定端211与各类摆锤式冲击试验机的冲击拉伸模块(图未示)配套，使高强薄钢板平板试样1实现圆棒试样与试验机的螺纹连接方式，便于开展动态轴向加载试验与其它各类依靠螺纹连接试验机进行的其他力学性能试验，如拉-拉疲劳试验等。

Claims (7)

1.一种高强薄钢板轴向加载试样，呈平板状，其特征在于，该试样具有中间加载部，对称设置于中间加载部两端的两个夹持部，每一夹持部具有一销孔，该两个销孔对称设置。
2.如权利要求1所述的试样，其特征在于，所述试样的中间加载部的宽度比所述夹持部的宽度窄。
3.如权利要求1或2所述的试样，其特征在于，所述试样的厚度在0.5mm至3mm之间。
4.一种用于权利要求1所述试样的夹持装置，固定于试验机上，其特征在于，所述夹持装置包括一对分离设置、对称设计的夹具和用于每一夹具的锁紧螺栓，该夹具的一端为固定端，固定于试验机上；另一端为夹持端，其内设有与试样厚度相对应的U形开口槽以收容该试样，该U形开口槽将该夹具的所述夹持端分为上夹块和下夹块，在该夹持端处还设有一垂直于U型开口槽且直径与试样销孔的直径相同的锁紧螺孔，上述锁紧螺栓通过锁紧螺孔并穿过试样上的销孔固定该试样。
5.如权利要求4所述的夹持装置，其特征在于，所述固定端设计成螺柱，以与试验机上的螺孔配合。
6.如权利要求4或5所述的夹持装置，其特征在于，所述锁紧螺栓具有上、中、下三段，其中，中段设计成平滑拉销，以便将受力传递给所述试样。
7.如权利要求6所述的夹持装置，其特征在于，所述锁紧螺栓的上段设置有内六角旋转孔，下段设计成螺纹段。
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