[發(fā)明專利]一種用于夾持微小試樣的材料試驗夾具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410163381.5
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN104007009A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 盧福聰;康國政;劉宇杰;張建偉;蔣晗
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械夾具，尤其是材料試驗機(jī)夾具領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在材料的力學(xué)性能試驗時，由于種種原因，經(jīng)常遇到把試樣做成很小的情況。例如鎳鈦合金微管(外徑只有1.5mm左右)、單晶銅(由于技術(shù)原因無法得到大的單晶體，通常在毫米量級)以及穿山甲鱗片(生物本身的限制，其試樣的厚度只有1mm左右)等。對于這些微小的試樣，無法將其直接夾持到MTS試驗機(jī)自帶的液壓夾具上，即使能夠夾持上去也會因液壓夾具的夾持力過大而將試樣夾壞，特別是對穿山甲鱗片及貝殼類等脆性生物材料就更容易破壞。目前對這些問題的解決辦法大多是加工一個小型的機(jī)械式夾具，先將試樣夾持機(jī)械式夾具上，然后再將機(jī)械式夾具夾持到MTS自帶的液壓夾具上進(jìn)行試驗。對微小試樣進(jìn)行測試還會遇到另一個問題是無法裝載引伸計，其中一個原因是，試樣的工作段長度比引伸計的標(biāo)距短，引伸計無法掛到試樣上去。另一個原因是試樣太細(xì)材料本身又軟，引伸計的卡口直接對試樣造成致命的損傷，導(dǎo)致測試的結(jié)果不可信。所以對微小試樣測試時，大多不用引伸計，直接用相對位移換算成應(yīng)變。但是這種方法得到的測量結(jié)果誤差將非常大。因此本發(fā)明旨在構(gòu)造一種方便易用，且能夠使用引伸計測試微小試樣的夾具。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是構(gòu)造一種用于夾持微小試樣的材料試驗夾具。該夾具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，而且對微小的試樣也能夠用引伸計測量應(yīng)變。

本發(fā)明的目的是通過以下的手段實現(xiàn)的：

一種用于夾持微小試樣的材料試驗夾具，包括一個用于連接到試驗機(jī)液壓夾具上的主體1、設(shè)置在主體1內(nèi)的兩個楔形夾塊副、加壓蓋板6、緊固螺栓系和加壓機(jī)構(gòu)；楔形夾塊副具有前夾塊副2及3和后夾塊副4及5。所述楔形夾塊副均具有“工”字外形，可滑動地嵌套在主體1內(nèi)呈半“工”字形的槽101內(nèi)。緊固螺栓系的四個螺栓通過各夾塊和主體及加壓蓋板上的相應(yīng)通孔將所述部件聯(lián)接。加壓蓋板6的中心具有螺紋孔601，一帶手柄701的螺桿7置入螺紋孔601構(gòu)成可對有夾塊施以夾緊力的加壓機(jī)構(gòu)。前夾塊副的前置夾塊2上有一個用于聯(lián)接引伸計的凸體10。

如圖1所示的結(jié)構(gòu)，只要擰緊手柄7就可以輕松的將試樣夾緊，由于試樣很小，需要的夾持力不大，所以不用借助扳手就能將試樣夾緊。引伸計掛載在前置夾塊2上，該夾塊有凸體10，用于卡引伸計的卡口，凸體頂上有刻度尺1001，用于觀察引伸計卡口到試樣邊緣的距離。通過這個距離對引伸計測到的應(yīng)變數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。前置夾塊2上設(shè)置有用于掛持引伸計小彈簧的掛耳202，引伸計可以方便地通過凸體10兩側(cè)的四個小彈簧14掛到凸體上。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明夾具各部件間的裝配關(guān)系示意圖。

圖3為本發(fā)明夾具試驗安裝示意圖。

圖4為本發(fā)明夾具引伸計裝載方式示意圖。

圖5為本發(fā)明夾具引伸計卡口和試樣之間的相對位置關(guān)系示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的詳述。

圖1通過一個正等測視圖給出了本發(fā)明夾具的結(jié)構(gòu)形狀。

圖2通過爆炸視圖的方式給出了本夾具各個部件的形狀及其相互間的位置關(guān)系。

圖3給出了用一對本發(fā)明的夾具做試驗的三維效果圖。

圖4通過一個正等測和一個剖視圖給出了本發(fā)明夾具使用方法。

圖5給出了試樣長度和引伸計標(biāo)距之間的關(guān)系，其中L為引伸計標(biāo)距段長度，δ₁為下夾具引伸計卡口到夾具上沿的距離，可從下夾具的標(biāo)尺1001上直接讀出，δ₂為上夾具到引伸計卡口到夾具下沿的距離，可從上夾具的標(biāo)尺1001上直接讀出，因為夾具相對于試樣來說剛度很大，所以真實應(yīng)變ε_true與引伸計測得的應(yīng)變ε_test之間的關(guān)系可以用公式ε_true＝L/(L-δ₁-δ₂)×ε_test進(jìn)行換算。

具體實施方式

用一對本發(fā)明夾具夾持試樣，將夾具主體1的圓柱段夾持到MTS的液壓夾具上，調(diào)節(jié)試驗機(jī)液壓夾頭到合適的位置，然后將微小試驗夾持到本發(fā)明的夾具上，最后通過四個小彈簧14將引伸計13掛載到上下兩個個夾具的前置夾塊2上，并記錄引伸計卡口的位置δ₁和δ₂。如果引伸計只是為了采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，而不是用應(yīng)變控制加載的話，記錄下引伸計卡口位置后可以直接進(jìn)行試驗，實驗結(jié)束后再對應(yīng)變數(shù)據(jù)乘以一個系數(shù)L/(L-δ₁-δ₂)即可得到精確的應(yīng)變值。如果用應(yīng)變控制試驗，則先將目標(biāo)指令除以一個系數(shù)L/(L-δ₁-δ₂)之后才能進(jìn)行試驗。