[發明專利]一種帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置及缺口處直徑測量方法

在審

• 申請號: 201310521758.5
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103604379A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 葉宏德;董明洪;蔡海琛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 陸君

技術領域

本發明涉及金屬和非金屬材料力學測試領域，尤其是涉及一種帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置及缺口處直徑測量方法。

背景技術

在缺口拉伸試驗中由于存在缺口效應，造成應力集中，不同的缺口形狀和尺寸造成的應力大小和分布也不一樣，因此該試驗具備很高的研究價值，但是缺口拉伸試驗的細節卻未見報道，特別是加工方法和試樣缺口處直徑測量方法。

缺口拉伸試驗和試樣加工有別于普通的拉伸試驗和試樣加工，為了保證缺口拉伸試驗結果準確可靠，除了滿足普通拉伸試驗試樣的一般規定外，還必須保證：（1）加工缺口的幾何形狀及其尺寸；（2）缺口部位的直徑公差。

目前拉伸試樣直徑的測量方法一般是采用千分尺和游標卡尺，在相互垂直的方向上測量兩次直徑，然后取其算術平均值。對于缺口拉伸試驗，由于絕大多數研究只是關注應力分布及其變規律化，很少關心缺口直徑的測量，因此未見有關缺口直徑測量方法的報道。本發明產生于周向圓弧缺口拉伸試驗研究，該研究中引用了Bridgman關于應力場的解：????????????????????????????????????????????????_c=+，=2，因此，需要準確測量缺口處試驗前最小原始直徑d₀和試驗后試樣缺口處的最小斷后直徑d_c。帶缺口圓棒拉伸試樣直徑的測量不能使用千分尺。在采用游標卡尺測量時，由于受到游標卡尺厚度的限制，對周向圓弧缺口半徑R_c小于2mm的試樣的直徑無法測量，因此需要發明新的測試方法。

在未發明本方法之前，試驗人員試圖采用減薄游標卡尺的方法，進行測量，但是對于更小周向圓弧缺口半徑的試樣或者V型缺口的試樣，該方法仍然不能測量，而且游標卡尺是一種計量器具，自行改動會降低精度，所以該方法遭到否定。通過考察分析，決定采取用光學的方法進行測量，為了測量斷后直徑，特別發明制作了一套試樣固定裝置，保證了斷后試樣能夠緊密的配接在一起，并且保持軸心在同一直線上，同時經過改進設計，增加了透光孔，從而保證能夠在相互垂直的方向上測量直徑。在投影儀和本人發明的試樣固定裝置的配合使用的基礎上，制訂了一種測量帶缺口的圓棒拉伸試樣缺口處直徑的試驗程序，將該試驗程序提煉后，產生了帶缺口的圓拉伸試樣缺口處試樣直徑的測試方法。

發明內容

為了克服背景技術中千分尺和游標卡尺測量的不足，本發明公開了一種帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置及缺口處直徑測量方法。此裝置和方法滿足帶缺口圓棒拉伸試樣加工檢驗和缺口拉伸試驗前后對缺口處直徑的測量需求，保證測量精度，最終保障與缺口拉伸試驗相關的試驗結果準確可靠，促進缺口拉伸試驗研究水平的提高。?

為了實現所述發明目的，本發明采用如下技術方案：一種帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置，由底座和兩個頂錐組成；底座為帶凹槽的長方體，其凹槽底部設置透光孔，兩個頂錐分別設置在底座的兩側可穿過底座水平移動，兩個頂錐的錐尖在同一軸線上，且此軸線位于透光孔的上方；頂錐的椎部均朝向底座內側。

本發明所述兩個頂錐與底座的兩側為螺紋連接。

一種帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置測量缺口處直徑的方法，其步驟為：

①加工帶缺口圓棒拉伸試樣，保留試樣中心孔；

②用帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置的頂錐的錐尖通過試樣中心孔夾持試樣；

③將帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置放在投影儀載物臺上，投影光線通過透光孔，調整焦距和測量位置，在投影儀屏幕上得到缺口的圖像；

④將投影儀標尺線中心對準缺口直徑的一端，調零；旋轉螺旋測微器，將標尺線中心對準缺口直徑的另一端，讀數，得到一個方向上的直徑數值；

⑤將帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置翻轉90度，重復第③步和第④步，得到垂直方向上的直徑數值；

⑥將第④步和第⑤步得到的直徑平均，即得到帶缺口圓棒拉伸試樣的原始缺口直徑；

⑦將斷后的帶缺口圓棒拉伸試樣仔細的配接在一起，安裝在帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置上，令試樣在同一軸線上，重復第③步至第⑥步，即可得到帶缺口圓棒拉伸試樣的斷后缺口直徑。

由于采用了上述技術方案，本發明具有如下有益效果：

所述的帶缺口圓棒拉伸試樣固定裝置可以通過頂錐保證試樣，特別是斷后試樣緊密的配接在一起，并且保持軸心在同一直線上；通過透光孔投影光線能夠通過該固定裝置，可利用投影儀測量兩個垂直方向上的直徑，該裝置的透光孔是本發明的一個亮點；最后，要考慮該裝置的尺寸、重量，使其便利于使用。