[發明專利]夾具、具有夾具的超彈性材料力學性能測試裝置與方法

無效

• 申請號: 201210247750.X
• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102768149A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 趙永玲;侯之超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

1.本發明涉及超彈性材料、特別是橡膠的力學性能測試裝置的夾具、具有夾具的超彈性材料力學性能測試裝置以及測試方法。?

背景技術

2.超彈性材料多用于減振降噪領域，目前有限元方法已成為此類產品設計開發的重要手段。超彈性材料參數的準確性對于有限元法預測產品靜態特性具有決定性的作用。為準確表征超彈性材料性能，必須對超彈性材料進行單軸拉伸、等雙軸拉伸和平面拉伸等基礎實驗。?

3.目前對于超彈性材料的復雜應力狀態的測試，使用的夾具與試件是通過螺栓緊固的。由于螺栓的緊固力不均勻，造成試件在測試初始狀態產生嚴重的局部變形，嚴重時會產生試件局部開裂滑脫，試件受力不在同一平面內，很難得到“純”的單軸拉伸、等雙軸拉伸或純剪切的應力應變狀態，嚴重影響測試結果的準確性。?

4.試件在拉伸時，只有試件中心較小區域內實現均勻拉伸，其他區域拉伸不均勻，而以往測試采集較大范圍的應變數據，得到的測試結果精度不高。?

發明內容

5.為解決上述問題，本發明的目的在于提供一種夾具、一種包括該夾具的力學性能測試裝置以及相應的測試方法，從而有效地提高超彈性材料力學特性參數的識別精度，同時還可以實現快速的裝夾、固定以及更換試樣，在拉緊過程中實現自鎖，并且防止試件產生嚴重的局部變形或開裂滑脫。?

6.在夾具方面本發明提出了一種用于超彈性材料力學性能測試裝置的夾具。該夾具用于將待測試件夾緊并保持在所述測試裝置中，所述夾具包括用于保持所述待測試件并且用于與測試裝置連接的夾持裝置。其中，?

7.所述夾持裝置具有兩個用于夾持試件的夾爪和一用于與測試裝置的機械加載部分相連接的連接頭，所述兩個夾爪一起形成一夾持口；?

8.所述夾具還包括用于對試件進行加強的加強件，該加強件與試件相接觸并且能被緊固地保持在所述夾持裝置中。?

9.上述夾具通過夾爪與加強件的設計能夠實現快速地拆裝并且通過對試件的加強確保了試件在實驗過程中的均勻變形，從而提高了實驗精度。?

10.根據本發明的一種實施方案，所述加強件與所述試件相粘接或熔接。通過這種連接手段，可以在實現有效的緊固連接的同時防止由于連接影響試件中的應力分布。?

11.根據本發明的一種實施方案，所述夾持裝置的兩個夾爪是一體形成的，從而構成一凹字形的一體構件。這種構造方案確保了夾爪的強度。?

根據本發明的一種實施方案，所述夾持裝置的兩個夾爪的端部——即與加強件相接觸的端部——的內側各自具有一斜面，這兩個斜面使得由這兩個夾爪形成的夾持口的開口尺寸朝向夾爪的端部逐漸減小。通過所述斜面，在安裝試件時能從側面將已連接有試件的加強件插入夾持裝置的夾爪之間，再通過夾爪的斜面與加強件的傾斜表面的接觸而將加強件連同試件保持在夾持裝置中。由于斜面與傾斜表面之間的摩擦而將試件緊固地保持在所述夾持裝置中。由此，通過簡單的安裝實現了試件的自鎖。?

12.根據本發明的一種實施方案，所述夾持裝置不與所述待測試件直接接觸。該方案有利于使試件產生均勻的應變。?

13.根據本發明的一種實施方案，所述加強件的與所述試件相接觸的表面被加工出不是平面的表面結構，以提高在二者之間的連接強度。例如，所述加強件與所述試件相接觸的表面上被加工出多個凹槽，所述凹槽與加強件軸線的夾角不超過30?°；和/或所述加強件與所述試件相接觸的表面上被加工出多個凹孔。?

14.根據本發明的一種實施方案，所述加強件的與所述夾持裝置相接觸的表面被加工出不是平面的表面結構，以增強加強件與夾持裝置間的摩擦力。例如，所述加強件與所述試件相接觸的表面上被加工出多個凹槽，所述凹槽與加強件軸線的夾角不超過30?°；和/或所述加強件與所述試件相接觸的表面上被加工出多個凹孔。?

15.根據本發明的一種實施方案，所述加強件構造成具有梯形橫截面的棒件。優選地，所述棒件具有一傾斜表面，該傾斜表面與夾持裝置的夾爪的傾面相匹配。這樣的加強件易于制造并且具有一定的強度。?

16.本發明還涉及一種包含根據本發明的夾具的超彈性材料力學性能測試裝置。?

17.另外，本發明還涉及一種用于對超彈性材料、特別是橡膠進行力學性能試驗的方法，包括以下步驟：?

18.a.?清洗試件與加強件，以保證粘貼強度；?

19.b.?在試件中心區域設置基準標記；?

20.c.?將試件的裝夾區連接、特別是粘貼加強件；將加強件置入夾具的夾持口中，然后將夾具固定在試驗機上；?

21.d.?將CCD圖像采集設備對準試件上的基準標記；?