TW201506399A - 平板剪力試驗裝置 - Google Patents

Abstract

一種平板剪力試驗裝置，適用以設置於一拉伸試驗機中。平板剪力試驗裝置包含第一模組以及第二模組。第一模組適用以與拉伸試驗機之負載端與固定端中之一者結合。第一模組包含二第一夾頭以及二第一夾持模塊。第一夾持模塊分別設於第一夾頭中，以分別夾住平板試片之二外側夾持區。第二模組適用以與負載端與固定端中之另一者結合。第二模組包含第二夾頭以及第二夾持模塊。第二夾持模塊設於第二夾頭中，以夾住平板試片之中間夾持區，其中中間夾持區位於二外側夾持區之間。

Description

平板剪力試驗裝置

本發明是有關於一種剪力試驗裝置，且特別是有關於一種平板剪力試驗裝置。

拉伸試驗機為產業界常見的材料測試設備。另一方面，雖然剪力試驗機為市面上可見之測試儀器平台，剪力測試設備通常為特殊廠商或檢驗單位才會添置的設備。

由於一些檢測單位或鈑金成型業者量測材料之剪力特性的機會不高，加上剪力試驗機的規格通常會隨待測物或產品類別的不同而具有不同剪力測試範圍與夾治具規格。因此，若添購專用的剪力設備，不僅價格高昂，而且使用率低，如此一來將造成設備投資金額的浪費。

此外，儘管待測試件之材質相同，但試件之幾何形狀不同所量得之材料的剪力特性也會有所不同。而目前的剪力測試之樣件的尺寸與測試標準尚未統一。因此，要量測試片之剪力特性時，通常需自行設計測試方法。甚至，目前市售的剪力試驗機或自行設計的剪力裝置，皆無法用來進行反覆剪力測試，而無法獲得具包辛格效應的剪力特性曲線。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種平板剪力試驗裝置，可裝設於拉伸試驗機中來進行平板材料的剪力測試，而無需另外添購剪力測試設備，故可大幅降低剪力測試的成本。

本發明之另一態樣就是在提供一種平板剪力試驗裝置，可用以進行反覆剪力測試，因此可量取平板材料具包辛格效應的剪應力應變曲線。

本發明之又一態樣就是在提供一種平板剪力試驗裝置，其夾持模塊可根據不同厚度的試片改變尺寸，因此應用性廣。

根據本發明之上述目的，提出一種平板剪力試驗裝置，適用以設置於一拉伸試驗機中。平板剪力試驗裝置包含一第一模組以及一第二模組。第一模組適用以與拉伸試驗機之一負載端與一固定端中之一者結合。第一模組包含二第一夾頭以及二第一夾持模塊。這些第一夾持模塊分別設於前述之第一夾頭中，以分別夾住一平板試片之二外側夾持區。第二模組適用以與負載端與固定端中之另一者結合。第二模組包含一第二夾頭以及一第二夾持模塊。此第二夾持模塊設於前述之第二夾頭中，以夾住平板試片之一中間夾持區，其中中間夾持區位於前述二外側夾持區之間。

依據本發明之一實施例，上述之第一模組更包含二試片固定座，分別設於第一夾頭之一側，以固定平板試片。

依據本發明之另一實施例，上述之第一模組更包含二液壓缸，以分別控制第一夾頭對外側夾持區的夾緊程度。

依據本發明之又一實施例，上述之第二模組更包含一液壓缸，以控制第二夾頭對中間夾持區的夾緊程度。

依據本發明之再一實施例，上述之第一模組與第二模組更包含複數個鎖固元件，以控制第一夾頭對外側夾持區、與第二夾頭對中間夾持區的夾緊程度。

依據本發明之再一實施例，上述之每一第一夾持模塊與第二夾持模塊之夾持面設有一壓花結構。

依據本發明之再一實施例，上述之平板剪力試驗裝置更包含一角度計，設於平板試片上。

依據本發明之再一實施例，上述之平板剪力試驗裝置更包含一應變規，設於平板試片上。

依據本發明之再一實施例，上述之第一模組與負載端結合。

依據本發明之再一實施例，上述之第一模組與固定端結合。

100‧‧‧平板剪力試驗裝置

102‧‧‧第一模組

104‧‧‧第二模組

106‧‧‧第一夾頭

108‧‧‧第一夾持模塊

110‧‧‧試片固定座

112‧‧‧液壓缸

114‧‧‧接合部

116‧‧‧第二夾頭

118‧‧‧第二夾持模塊

120‧‧‧液壓缸

122‧‧‧平板試片

124‧‧‧接合部

126‧‧‧拉伸試驗機

128‧‧‧負載端

130‧‧‧固定端

132‧‧‧外側夾持區

134‧‧‧中間夾持區

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板剪力試驗裝置的立體示意圖。

第2圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板剪力試驗裝置之第一模組的立體示意圖。

第3圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板剪 力試驗裝置之第二模組的立體示意圖。

第4圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板剪力試驗裝置裝設於拉伸試驗機中的示意圖。

第5圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板試片的側視圖。

第6圖係繪示利用本發明之一實施方式的一種平板剪力試驗裝置進行一平板試片之剪力試驗所獲得之剪應力與剪應變關係曲線圖。

請參照第1圖至第4圖，其係分別繪示依照本發明之一實施方式的一種平板剪力試驗裝置的立體示意圖、平板剪力試驗裝置之第一模組的立體示意圖、平板剪力試驗裝置之第二模組的立體示意圖、以及平板剪力試驗裝置裝設於拉伸試驗機中的示意圖。平板剪力試驗裝置100可設置在拉伸試驗機126中，如第4圖所示。藉由拉力試驗機126所產生之軸向力與位移，來使平板試片122(第3圖)進行剪力變形。因此，透過平板剪力試驗裝置100的裝設，可使拉伸試驗機126能對平板試片122進行剪力測試。也就是說，平板剪力試驗裝置100的設置，可使拉伸試驗機126所提供的負載不再侷限於只能對材料的軸向施加應力，亦即單軸向的拉伸或擠壓，也能對材料施以剪應力，而藉此可獲取平板材料的剪力特性曲線。

在本實施方式中，如第1圖所示，平板剪力試驗裝置100主要包含第一模組102與第二模組104。在一些實施 例中，第一模組102可包含二第一夾頭106以及二第一夾持模塊108。二第一夾頭106彼此分離設置。而二第一夾持模塊108分別裝設於這些第一夾頭106中，且可用以夾固住平板試片122。請一併參照第5圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種平板試片的側視圖。此二第一夾持模塊108可分別夾持在平板試片122之外側夾持區132處。在一些示範例子中，第一夾持模塊108之用以夾住平板試片122的夾持面可設有壓花結構，例如利用雕刻方式在夾持面上所形成之凹凸結構，以更穩固地夾住平板試片122，避免平板試片122在剪力試驗過程中滑動。

在另一些實施例中，第一模組102可進一步包含二試片固定座110。這些試片固定座110可分別設置在二第一夾頭106之一側。每個試片固定座110可供平板試片122穿設於其中，因此，當此平板試片122之二端分別穿設在二試片固定座110中時，這些試片固定座110可固定平板試片122在第一夾頭106之第一夾持模塊108中的位置。

如第2圖、第3圖與第5圖所示，為了使第一夾頭106更緊密且穩固地夾住平板試片122，在一些實施例中，第一模組102可包含二液壓缸112。這些液壓缸112可分別與二第一夾頭106連結，而分別控制此二第一夾頭106對平板試片122的兩個外側夾持區132的夾持鬆緊度。在一示範例子中，液壓缸112可例如為油壓缸。在另一些實施例中，第一模組102可包含鎖固元件，例如螺絲，以取代液壓缸112，來分別控制此二第一夾頭106對平板試片122 的兩個外側夾持區132的夾持鬆緊度。在這樣的實施例中，利用旋緊鎖固元件的方式，可使第一夾頭106逼緊而牢牢的夾固住平板試片122。

請再次參照第2圖，第一模組102可包含接合部114。另一方面，如第4圖所示，拉伸試驗機126則具有二個可與平板剪力試驗裝置100接合的二端。在一些實施例中，拉伸試驗機126可與平板剪力試驗裝置100接合的這兩端中的一端可為負載端，即作動端，而另一端則可為固定端。然，在另一些實施例中，拉伸試驗機126可與平板剪力試驗裝置100接合的這兩端可均為負載端，而都可對平板試片122進行拉伸或壓縮的動作。

在第4圖所示之實施例中，拉伸試驗機126之上端為負載端128，拉伸試驗機126之下端為固定端130。第一模組102之接合部114可與拉伸試驗機126上方的負載端128結合。因而，拉伸試驗機126之負載端128的作動可透過接合部114，而帶動第一模組102。然而，在另一些實施例中，拉伸試驗機126之上端可為固定端，而拉伸試驗機126之下端則為負載端。在這樣的實施例中，第一模組102之接合部114可與拉伸試驗機126上方的固定端結合。在本實施方式中，由於第一模組102是與拉伸試驗機126之上端接合，因此第一模組102又可稱為上模組。

如第3圖所示，在一些實施例中，第二模組104可包含一第二夾頭116以及一第二夾持模塊118。第二夾持模塊118裝設於第二夾頭116中，且可用以夾固住平板試片 122。請一併參照第5圖，第二夾持模塊118可夾持在平板試片122之中間夾持區134處。在平板試片122中，中間夾持區134位於二外側夾持區132之間。在一些示範例子中，第二夾持模塊118之用以夾住平板試片122的夾持面可設有壓花結構，例如利用雕刻方式在夾持面上所形成之凹凸結構，以更穩固地夾住平板試片122，避免平板試片122在剪力試驗過程中滑動。

在本實施方式中，第一夾持模塊108與第二夾持模塊118之尺寸可根據平板試片122之厚度的改變，來加以調整，以利進行不同厚度之平板試片122的剪力測試。

如第3圖所示，為了使第二夾頭116可更緊密且穩固地夾住平板試片122，在一些實施例中，第二模組104可包含一液壓缸120。此液壓缸120可與第二夾頭116連結，而控制第二夾頭116對平板試片122的中間夾持區134的夾持鬆緊度。在一示範例子中，液壓缸120可例如為油壓缸。在另一些實施例中，第二模組104可包含鎖固元件，例如螺絲，以取代液壓缸120，來控制第二夾頭116對平板試片122的中間夾持區134的夾持鬆緊度。在這樣的實施例中，同樣可利用旋緊鎖固元件的方式，來使第二夾頭116逼緊而牢牢的夾固住平板試片122之中間夾持區134。

請再次參照第3圖，第二模組104可包含接合部124。如第4圖所示之實施例，第二模組104之接合部124可與拉伸試驗機126下方的固定端130結合。在這樣的實施例中，拉伸試驗機126上方之負載端128作動時，固定 端130透過接合部124而固定住第二模組104。然而，在另一些實施例中，拉伸試驗機126之上端為固定端，且拉伸試驗機126之下端為負載端時，第二模組104之接合部124可與拉伸試驗機126下方的負載端結合。因而，拉伸試驗機126下方之負載端的作動可透過接合部124，而帶動第二模組104。在本實施方式中，由於第二模組104是與拉伸試驗機126之下端接合，因此第二模組104又可稱為下模組。

在平板剪力試驗裝置100中，透過相對之二模組的裝置設計，例如上下設置之第一模組102與第二模組104的裝置設計，可使平板剪力試驗裝置100之夾治具受力平衡，避免在試驗過程中於平板試片122產生扭轉力。

如第2圖與第4圖所示，在平板剪力試驗裝置100中，第二模組104之第二夾頭116係設於第一模組102之二第一夾頭106之間。因此，與拉伸試驗機126之上方負載端128接合之第一模組102的第一夾頭106、以及與拉伸試驗機126之下方固定端130接合之第二模組104的第二夾頭116可同時夾住平板試片122之二外側夾持區132與中間夾持區134。故，當拉伸試驗機126之負載端128透過第一模組102拉伸或壓縮平板試片122時，由於第一模組102之第一夾頭106與第二模組104之第二夾頭116係分別夾持在平板試片122的二外側夾持區132與中間夾持區134，因此可使第一模組102之軸向作動所產生之軸向力對平板試片122產生剪力方向的力量，而使平板試片122產生剪力變形。如此一來，可利用拉伸試驗機126的軸項作 動回饋獲得平板試片122在剪力方向的力量與位移等數據。

於是，在一些實施例中，可根據所獲得之平板試片122在剪力方向的力量與位移等數據，而透過剪應力與應變公式的轉換，而間接獲得平板試片122之剪應力應變曲線。在另一些實施例中，平板剪力試驗裝置100更可包含一般之角度計或應變規，其中角度計與應變規可裝設在平板試片122上，以利直接測得平板試片122在剪力變形時的剪應變。

在一實施例中，利用裝設有上述實施方式之平板剪力試驗裝置100之拉伸試驗機126，來對汽車鋼片980MPa等級之平板試片進行剪力測試。經此剪力測試後，確實可得到如第6圖所示之具有包辛格效應之剪應力應變關係曲線。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之平板剪力試驗裝置可裝設於拉伸試驗機中來進行平板材料的剪力測試，而無需另外添購剪力測試設備，因此可大幅降低剪力測試的成本。

由上述之實施方式可知，本發明之另一優點就是因為本發明之平板剪力試驗裝置可用以進行反覆剪力測試，因此可量取平板材料具包辛格效應的剪應力應變曲線。

由上述之實施方式可知，本發明之又一優點就是因為本發明之平板剪力試驗裝置的夾持模塊可根據不同厚度的試片改變尺寸，因此應用性廣。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限 定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧平板剪力試驗裝置

102‧‧‧第一模組

104‧‧‧第二模組

106‧‧‧第一夾頭

108‧‧‧第一夾持模塊

110‧‧‧試片固定座

112‧‧‧液壓缸

114‧‧‧接合部

116‧‧‧第二夾頭

120‧‧‧液壓缸

124‧‧‧接合部

Claims (10)

1. 一種平板剪力試驗裝置，適用以設置於一拉伸試驗機中，其中該平板剪力試驗裝置包含：一第一模組，適用以與該拉伸試驗機之一負載端與一固定端中之一者結合，其中該第一模組包含：二第一夾頭；以及二第一夾持模塊，分別設於該些第一夾頭中，以分別夾住一平板試片之二外側夾持區；以及一第二模組，適用以與該負載端與該固定端中之另一者結合，其中該第二模組包含：一第二夾頭，設於該些第一夾頭之間；以及一第二夾持模塊，設於該第二夾頭中，以夾住該平板試片之一中間夾持區，其中該中間夾持區位於該些外側夾持區之間。
2. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第一模組更包含二試片固定座，分別設於該些第一夾頭之一側，以固定該平板試片。
3. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第一模組更包含二液壓缸，以分別控制該些第一夾頭對該些外側夾持區的夾緊程度。
4. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第二模組更包含一液壓缸，以控制該第二夾頭對該中間夾持區的夾緊程度。
5. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第一模組與該第二模組更包含複數個鎖固元件，以控制該些第一夾頭對該些外側夾持區、與該第二夾頭對該中間夾持區的夾緊程度。
6. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中每一該些第一夾持模塊與該第二夾持模塊之一夾持面設有一壓花結構。
7. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，更包含一角度計，設於該平板試片上。
8. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，更包含一應變規，設於該平板試片上。
9. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第一模組與該負載端結合。
10. 如請求項1所述之平板剪力試驗裝置，其中該第一模組與該固定端結合。