專利名稱：一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料性能測試技術領域，具體涉及一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具。
背景技術：
美國力學測試與模擬公司(Mechanical Testing & Simulation MTS)是材料試驗機，特別是動態(tài)材料試驗機的知名制造商。MTS是全球首家把計算機自動控制技術引入試驗機領域的廠家。多年的成功經驗已使MTS在力學試驗領域奠定了不可動搖的地位。上世紀80年代以來，軟件技術大量應用于科研試驗域，MTS又是第一個把全軟件驅動引入試驗機領域的廠家，該措施不僅減少了硬件的數量，而且提高了整機的可靠性。更為重要的是，方便友好的軟件界面，大幅減少了人員操作的不穩(wěn)定性，極大提高了試驗數據的可靠性，重復性與再現(xiàn)性。現(xiàn)在，我國許多知名的高校和企業(yè)購買了 MTS試驗機，用于材料拉伸、壓縮 和彎曲性能的測試。MTS試驗機配套的647型楔形夾具，如圖I所示，在更換不同型號的楔塊后，利用楔塊提供的平面或V型槽，可用于夾持不同尺寸的片狀或圓柱狀試樣。但此時所夾持的試樣厚度或直徑均較小，例如647型楔形夾具在配套不同的楔塊后，最大夾持的厚度為25. 9mm，最大夾持的直徑為26. 2mm，其中647. 25型楔塊最大夾持直徑為19. 8mm。因此，如要實現(xiàn)大截面(如截面尺寸為IOOXlOOmm)試樣的壓縮試驗，則需配備單獨的夾具。為實現(xiàn)對大截面試樣的壓縮性能測試，實踐中急需一種與647. 25型楔塊配套的抗壓夾具。未檢索到與MTS公司647. 25型楔塊配套的抗壓夾具相關文獻。

發(fā)明內容
針對上述現(xiàn)有技術存在的缺點，本發(fā)明提出了一種與MTS試驗機647. 25型楔塊配套的一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具。所述的一種與MTS試驗機647. 25型楔塊配套的一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具的結構如下所述的夾具包括上下兩部分，上部分包括用于被試驗機楔塊所夾持的上握持桿1_1、上限位塊1_2、上承壓板1_3和上承壓面1-4 ；所述的上握持桿1-1位于所述的上限位塊1-2的上部，二者固定連接在一起，且上限位塊1-2的直徑比上握持桿1-1大；所述的上限位塊1-2和上承壓板1-3固定連接；所述的上承壓面1-4是上承壓板1-3的一個面；所述的夾具的下部分包括用于被試驗機楔塊所夾持的下握持桿2-1、下限位塊2-2、第一塊下承壓板2-3、第二塊下承壓板2-4、球絞2-5、下承壓面2_6和刻度線2_7 ；所述的下握持桿2-1位于所述的下限位塊2-2的下部，二者固定連接在一起，且下限位塊2-2的直徑比下握持桿2-1大；所述的下限位塊2-2和第一塊下承壓板2-3固定連接；所述的第一塊下承壓板2-3和第二塊下承壓板2-4通過球絞2-5連接；下承壓面2-6是第二塊下承壓板2-4的一個面，在所述的下承壓面2-6上刻有用于試樣定位的刻度線2-7。所述的上握持桿1-1的直徑優(yōu)選為19mm，高度優(yōu)選為80mm ;上限位塊1-2的直徑優(yōu)選為35臟，高度優(yōu)選為20mm ;下握持桿2-1的直徑優(yōu)選為19臟，高度優(yōu)選為80mm ;下限位塊2-2的直徑優(yōu)選為35mm，高度優(yōu)選為20mm ；所述的夾具的制造材料除上承壓板1-3和第二塊下承壓板2-4外選用優(yōu)質碳素結構鋼，上承壓板1-3和第二塊下承壓板2-4使用合金結構鋼或合金工具鋼，輔以適當的熱處理工藝后使得表面硬度不低于55HRC ；所述的夾具上承壓面1-4和下承壓面2-6要光滑、平整，表面粗糙度參數Ra不大于O. 80微米；所述的夾具制備完成后，應采用煮黑的方法進行處理，以提高其防銹能力；
位于所述的夾具上部分的上限位塊1-2，可拉開楔塊頂面0-5和上承壓板1-3之間的距離；位于所述的抗壓夾具下部分的下限位塊2-2，可拉開楔塊頂面0-5和第一塊下承壓板2-3之間的距離；采用該措施的原因是由于MTS試驗機的647型楔形夾具與楔塊之間，在夾持的過程中會發(fā)生相對運動，導致夾持過程中楔形夾具頂面和楔塊頂面之間的距離縮小，在放松過程中兩頂面之間的距離增大，如果沒有限位塊，安裝抗壓夾具的過程中就可能導致上承壓板1-3或第一塊下承壓板2-3朝向握持桿的面與楔形夾具頂面之間的距離過小，使得測試結束后楔塊對握持桿的夾持不能松開，導致試驗事故發(fā)生；位于所述的抗壓夾具下部分的第一塊下承壓板2-3和第二塊下承壓板2-4之間的球絞2-5以上下兩個具有相同曲率的球面相接，在試樣的壓縮測試過程中，通過兩球面之間的相對運動，可消除由于試樣尺寸上的偏差所導致的偏心受壓現(xiàn)象，提高測試結果的準確度。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具具有承壓面硬度高、試樣放置過程定位準確、球絞轉動靈活并可消除試樣尺寸偏差對測試結果影響和使用安全的特點，可實現(xiàn)大截面非金屬材料的壓縮過程，并在該過程中實現(xiàn)一系列材料性能的測試，如抗壓強度、彈性模量和泊松比等。


圖I是MTS試驗機的657型楔形夾具和647. 25楔塊示意圖；圖中，0-1為楔形夾具，0-2為楔塊，0-3為活塞，0-4為楔形夾具頂面，0_5為楔塊頂面；圖2是本發(fā)明的抗壓夾具的結構示意圖；其中，圖2a是所述的夾具上部分的結構示意圖；圖中，1-1為上握持桿，1-2為上限位塊，1-3為上承壓板，1-4為上承壓面；圖2b是所述的夾具下部分的結構示意圖；圖中，2-1為下握持桿，2-2為下限位塊，2-3為第一塊下承壓板，2-4為第二塊下承壓板，2-5為球絞,2-6為下承壓面,2-7為刻度線；圖3是MTS試驗機的657型楔形夾具和647. 25楔塊頂面之間的相對運動示意圖；其中，圖3a是MTS試驗機的657型楔形夾具和647. 25楔塊在未夾持抗壓夾具狀態(tài)下的示意圖；圖3b是MTS試驗機的657型楔形夾具和647. 25楔塊在夾持抗壓夾具狀態(tài)下的示意圖；圖4是本發(fā)明的抗壓夾具在MTS試驗機上的工作狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明做進一步的說明實施例I :譬如要測試一塊混凝土試樣的抗壓強度。首先將MTS試驗機分別用于夾持本發(fā)明所述的夾具上部分和下部分的夾持裝置拉來適當的距離，該距離以安裝本發(fā)明所述的抗壓夾具后，所剩余的空間可以放置待測試樣并有2-8mm的余量為準；分別將本發(fā)明所述的抗壓夾具的上部分和下部分安裝到MTS試驗機的楔塊0-2的V型槽中，并進行夾持，如圖4所示；具體的安裝過程如下首先將抗壓夾具上部分的上握持桿1-1塞入楔塊0-2的V型槽中，直至上限位塊1-2朝向上握持桿1-1的面與楔塊0-2的頂面相接觸；然后啟動MTS試驗機上相應的液壓開關，使得楔塊0-2握緊上握持桿1-1 ;在握持的過程中，MTS試驗機的楔形夾具頂面0-4和楔塊頂面0-5之間的距離會通過相對運動而縮?。蝗缓髮⒖箟簥A具的下部分安裝到MTS試驗機上，其安裝過程與安裝抗壓夾具上部分的方法相同；將待測試混凝土試樣放置在抗壓夾具下部分的下承壓面2-6上，并利用下承壓面2-6上的刻度線2-7對待測試樣進行定位，使得待測試樣的軸線位于抗壓夾具下承壓面2-6的中心；啟動MTS試驗機的測試程序對試樣進行加載，獲得其壓縮過程中的荷載變化規(guī)律；測試完成后，首先將測試后的試樣移除，然后通過依次關閉控制夾持抗壓夾具上部分和下部分的液壓開關，打開楔塊0-2對握持桿的握持，將抗壓夾具的上部分和下部分·從試驗機的夾持裝置中拆卸下來。
權利要求
1.一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具，其特征在于，所述的夾具結構如下 所述的夾具包括上下兩部分，上部分包括上握持桿(1-1)、上限位塊(1-2)、上承壓板(1-3)和上承壓面(1-4)； 所述的上握持桿(1-1)位于所述的上限位塊(1-2)的上部，二者固定連接在一起，且上限位塊(1-2)的直徑比上握持桿(1-1)大；所述的上限位塊(1-2)和上承壓板(1-3)固定連接；所述的上承壓面(1-4)是上承壓板(1-3)的一個面； 所述的夾具的下部分包括下握持桿(2-1)、下限位塊(2-2)、第一塊下承壓板(2-3)、第二塊下承壓板(2-4)、球絞(2-5)、下承壓面(2-6)和刻度線(2-7)； 所述的下握持桿(2-1)位于所述的下限位塊(2-2)的下部，二者固定連接在一起，且下限位塊(2-2)的直徑比下握持桿(2-1)大；所述的下限位塊(2-2)和第一塊下承壓板(2-3)固定連接；所述的第一塊下承壓板(2-3)和第二塊下承壓板(2-4)通過球絞(2-5)連接；下承壓面(2-6 )是第二塊下承壓板(2-4 )的一個面，在所述的下承壓面(2-6 )上刻有用于試樣定位的刻度線(2-7)。
2.根據權利要求I所述的夾具，其特征在于，所述的上握持桿(1-1)的直徑為19mm，高度為80mm ;上限位塊(1-2)的直徑為35mm，高度為20mm ;下握持桿(2-1)的直徑為19mm，高度為80mm ;下限位塊(2-2)的直徑為35mm，高度為20mm。
3.根據權利要求I所述的夾具，其特征在于，所述的夾具的制造材料除上承壓板(1-3)和第二塊下承壓板(2-4)外選用優(yōu)質碳素結構鋼，上承壓板(1-3)和第二塊下承壓板(2-4)使用合金結構鋼或合金工具鋼。
4.根據權利要求I所述的夾具，其特征在于，所述夾具的上承壓面(1-4)和下承壓面(2-6)要光滑、平整，表面粗糙度參數Ra不大于O. 80微米，硬度不低于55HRC。
5.根據權利要求I所述的夾具，其特征在于，所述的夾具制備完成后，采用煮黑的方法進行處理，以提聞其防鎊能力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非金屬材料抗壓縮性能測試用抗壓夾具，屬于材料性能測試技術領域。本發(fā)明的抗壓夾具包括上下兩部分，上部分的結構為上握持桿位于上限位塊的上部，二者固定連接在一起，且上限位塊的直徑比上握持桿大；上限位塊和上承壓板固定連接；下部分的結構為下握持桿位于下限位塊的下部，二者固定連接在一起，且下限位塊的直徑比下握持桿大；下限位塊和第一塊下承壓板固定連接；第一塊下承壓板和第二塊下承壓板通過球絞連接；下承壓面是第二塊下承壓板的一個面，在所述的下承壓面上刻有用于試樣定位的刻度線。本發(fā)明提供的夾具測試精度高，承壓面硬度高，試樣放置定位準確，可實現(xiàn)大截面非金屬材料的壓縮過程和測試。
文檔編號G01N3/04GK102914468SQ201210371458
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2012年9月28日
發(fā)明者韓建國, 閻培渝 申請人:清華大學