一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，包括上夾持部件和下夾持部件，所述上夾持部件包括上楔形夾具（2），上楔形夾具（2）通過上圓環(huán)（3）懸掛在上圓筒（5）的上圓柱銷（4）上，上圓柱銷（4）安裝在上圓筒（5）的銷孔上，上圓筒（5）與試驗(yàn)機(jī)的上拉桿（11）連接；所述下夾持部件包括下楔形夾具（6），下楔形夾具（6）通過下圓環(huán)（7）連接在下圓筒（9）的下圓柱銷（8）上，下圓柱銷（8）安裝在下圓筒（9）的銷孔上，下圓筒（9）與試驗(yàn)機(jī)的下拉桿（10）連接。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：避免了脆性材料直接拉伸過程中試件受到彎曲和扭曲，改善了楔形夾具對(duì)試件的夾持，既適用于室溫測(cè)試，也適用于高溫和低溫測(cè)試。
【專利說明】一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固體材料拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，具體涉及一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]材料拉伸強(qiáng)度的測(cè)試有直接測(cè)試法和間接測(cè)試法。間接測(cè)試法常用的有三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。在某些情況下，間接測(cè)試法測(cè)得的拉伸強(qiáng)度并不能反映材料的真實(shí)強(qiáng)度。此外，在高溫下，材料的拉壓各向異性明顯，試件的中性面會(huì)向受壓側(cè)移動(dòng)，因而用間接法測(cè)得的拉伸強(qiáng)度與真實(shí)值差異較大；高溫下材料力學(xué)三點(diǎn)彎和四點(diǎn)彎計(jì)算公式的修正還是一個(gè)尚未解決的難題。因而，發(fā)展材料拉伸強(qiáng)度的直接測(cè)試方法尤為重要。
[0003]現(xiàn)有的拉伸強(qiáng)度直接測(cè)試裝置中，夾持試件的楔形夾具直接與試驗(yàn)機(jī)的拉桿相連，這樣在拉伸過程中，試件將受到很大的扭曲和彎曲。目前，這類測(cè)試裝置主要用于韌性較好的材料如金屬或CC復(fù)合材料的直接拉伸測(cè)試。但對(duì)于脆性材料如陶瓷或樹脂的測(cè)試，這類測(cè)試裝置會(huì)導(dǎo)致試件在很低的拉力下發(fā)生破壞。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外有的研究機(jī)構(gòu)對(duì)脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試進(jìn)行了探索和研究。
[0004]中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 103954496 A于2014年7月30日公開了 “一種高自由度脆性材料直拉試驗(yàn)測(cè)試裝置及其測(cè)試方法”，它包括結(jié)構(gòu)相同的兩組陀螺對(duì)中調(diào)整裝置，該陀螺對(duì)中調(diào)整裝置包括球形座、連接套筒以及材料固定套筒，所述球形座包括上、下兩個(gè)半球形陀螺腔，兩個(gè)半球形陀螺腔可分離，并在兩側(cè)通過螺紋件連接，上、下兩個(gè)半球形陀螺腔中分別包括有球鉸拉桿以及球鉸連接桿，球鉸拉桿和球鉸連接桿的端部均設(shè)置有一個(gè)半球體座，兩個(gè)半球體座貼合在兩個(gè)半球形陀螺腔內(nèi)壁并分別在兩個(gè)半球形陀螺腔的頂部伸出有拉桿桿體以及連接桿桿體；而所述連接套筒以及材料固定套筒均為凸型支座結(jié)構(gòu)，連接套筒套裝在材料固定套筒上部，并在其凸起部分通過螺紋與球鉸連接桿伸出半球形陀螺腔的桿體下端相連。該專利利用陀螺對(duì)中調(diào)整裝置左右偏轉(zhuǎn)，且空間旋轉(zhuǎn)靈敏度高，避免了測(cè)試過程中巖石、混凝土和陶瓷等脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]同樣地針對(duì)脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，它能使試件中心線與拉力直線重合，同樣能避免測(cè)試過程中脆性材料偏心拉伸和扭曲拉伸的問題。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它包括上夾持部件和下夾持部件，所述上夾持部件包括上楔形夾具、上圓環(huán)、上圓柱銷和上圓筒，上楔形夾具通過上圓環(huán)懸掛在上圓筒的上圓柱銷上，上圓柱銷安裝在上圓筒的銷孔上，上圓筒與試驗(yàn)機(jī)的上拉桿通過螺紋連接；所述下夾持部件包括下楔形夾具、下圓環(huán)、下圓柱銷和下圓筒，下楔形夾具通過下圓環(huán)連接在下圓筒的下圓柱銷上，下圓柱銷安裝在下圓筒的銷孔上，下圓筒與試驗(yàn)機(jī)的下拉桿通過螺紋連接。
[0007]本發(fā)明采用以下兩個(gè)措施保證了試件拉伸過程中不受到扭曲和彎曲:
1、上圓環(huán)在上圓柱銷上能自由滑動(dòng)，通過上圓環(huán)與上圓柱銷配合確保了試件在拉伸過程中不受到彎曲；
2、試驗(yàn)前下圓環(huán)和下圓柱銷未接觸，試件處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，在橫梁上升過程中，下圓環(huán)先與下圓柱銷接觸并配合，在此過程中下圓柱銷將自動(dòng)轉(zhuǎn)到與下圓環(huán)垂直的方向，這樣在拉伸過程中試件就不再受到扭曲。
[0008]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn):避免了脆性材料直接拉伸過程中試件受到彎曲和扭曲，改善了楔形夾具對(duì)試件的夾持，既適用于室溫測(cè)試，也適用于高溫和低溫測(cè)試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]本發(fā)明的【專利附圖】

【附圖說明】如下:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為上、下楔形夾具的結(jié)構(gòu)圖；
圖3為U形塊的結(jié)構(gòu)圖；
圖4為方形塊的結(jié)構(gòu)圖；
圖5為下圓柱銷的結(jié)構(gòu)圖；
圖6為下圓筒的結(jié)構(gòu)圖；
圖7為下圓環(huán)的結(jié)構(gòu)圖。
[0010]圖中:1.試件；2.上楔形夾具；3.上圓環(huán)；4.上圓柱銷；41.螺釘；5.上圓筒；
6.下楔形夾具；7.下圓環(huán)；71.凹環(huán)；8.下圓柱銷；81.銷釘；9.下圓筒；91.方孔；92.螺紋桿；10.下拉桿；11.上拉桿；12.上扣環(huán)；13.U形塊；14.方形塊；15.螺檢；16.石墨紙；17.碳租。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
如圖1所示，本發(fā)明包括上夾持部件和下夾持部件，所述上夾持部件包括上楔形夾具2、上圓環(huán)3、上圓柱銷4和上圓筒5，上楔形夾具2通過上圓環(huán)3懸掛在上圓筒5的上圓柱銷4上，上圓柱銷4安裝在上圓筒5的銷孔上，上圓筒5與試驗(yàn)機(jī)的上拉桿11通過螺紋連接；所述下夾持部件包括下楔形夾具6、下圓環(huán)7、下圓柱銷8和下圓筒9，下楔形夾具6通過下圓環(huán)7連接在下圓筒9的下圓柱銷8上，下圓柱銷8安裝在下圓筒9的銷孔上，下圓筒9與試驗(yàn)機(jī)的下拉桿10通過螺紋連接。
[0012]上圓筒5底部設(shè)置有碳?xì)?7，將上圓環(huán)3固定在上圓筒5的中間位置。
[0013]如圖2所示，上楔形夾具2和下楔形夾具6內(nèi)設(shè)置有連接試件的楔形槽，如圖1所示，楔形夾具的楔形槽與試件I接觸面上設(shè)置有石墨紙16，石墨紙16將試件與楔形夾具隔開，彌補(bǔ)由于加工造成的試件和夾具接觸面不平行和不光滑，從而改善楔形夾具對(duì)試件的夾持。
[0014]如圖1所示，上楔形夾具2和下楔形夾具6的四周上套裝有加固環(huán)套，加固環(huán)套的U形塊13通過螺栓15與方形塊14固定套裝，防止楔形夾具在拉伸過程中張開。
[0015]如圖3所示，U形塊13具有凹槽，凹槽口的側(cè)壁端面上開有螺紋盲孔。如圖4所示，方形塊14上開有穿過螺栓15的通孔，用以與U形塊13凹槽口螺紋盲孔對(duì)應(yīng)裝配。楔形夾具的一個(gè)側(cè)面貼緊U形塊13凹槽底面，楔形夾具的另一個(gè)側(cè)面緊貼方形塊14，螺栓15將U形塊13與方形塊14固定套裝在楔形夾具的四周上。
[0016]上圓環(huán)3為空心管，空心管的內(nèi)側(cè)上部貫套上圓柱銷4、內(nèi)側(cè)下部貫套上楔形夾具2的楔形槽底部；上圓柱銷4為銷軸；上圓筒5為內(nèi)部空心的圓柱體，頂部具有連接試驗(yàn)機(jī)的上拉桿11的螺紋桿，側(cè)面開有穿過上圓柱銷4的銷孔。
[0017]如圖5所示，下圓柱銷8兩端為矩形截面、中間為圓柱面；如圖6所示，下圓筒9的側(cè)面為方孔91，方孔91與下圓柱銷8為間隙配合，該間隙配合可以使得試驗(yàn)機(jī)橫梁上升過程中，下圓柱銷8能轉(zhuǎn)到與下圓環(huán)7垂直的方向，下圓筒9為內(nèi)部空心的圓柱體，底部具有連接試驗(yàn)機(jī)的下拉桿10的螺紋桿92。
[0018]如圖7所示，下圓環(huán)7底部?jī)?nèi)側(cè)面設(shè)有一個(gè)比下圓柱銷8圓柱面直徑稍大的凹環(huán)71，凹環(huán)71用于配合貫套下圓柱銷8 ;下圓環(huán)7內(nèi)側(cè)上部貫套下楔形夾具6的楔形槽底部。
[0019]本發(fā)明的安裝過程是:將上扣環(huán)12通過螺紋擰到上圓筒5的螺紋桿里，再將上圓筒5通過螺紋擰到試驗(yàn)機(jī)的上拉桿11上，然后旋轉(zhuǎn)上圓筒5使其正對(duì)操作者，最后將上扣環(huán)12擰緊；同樣，將下扣環(huán)通過螺紋擰到下圓筒9的螺紋桿92里，再將下圓筒9通過螺紋擰到試驗(yàn)機(jī)的下拉桿10上；
將上圓環(huán)3套入上楔形夾具2，再通過上圓柱銷4將上圓環(huán)3套掛在上圓筒5內(nèi)，最后將螺釘41擰到上圓柱銷4 一端的螺紋孔內(nèi)；將碳毯17卡入上圓筒5里，使上圓環(huán)3處于上圓筒5的中間位置；
將試件I裝入上楔形夾具2里，再將下圓環(huán)7套入下楔形夾具6里，然后將下楔形夾具6掛到試件I上；將石墨紙16插入試件I與上、下楔形夾具之間；
調(diào)整試驗(yàn)機(jī)橫梁的位置使得下圓柱銷8能順利穿過下圓環(huán)7凹環(huán)，再將銷釘81插入下圓柱銷8里，然后旋轉(zhuǎn)下圓筒9使其正對(duì)操作者，最后將下扣環(huán)擰緊；
將U形塊13和方形塊14通過螺栓15分別裝配在上楔形夾具2和下楔形夾具6的四周上。
[0020]高溫測(cè)試時(shí)將高溫爐的爐門關(guān)上，打開水循環(huán),抽真空,加熱到預(yù)定溫度,保溫,加載，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)，停止加熱，待爐內(nèi)溫度降到100°c后停止抽真空，關(guān)閉水循環(huán)，打開充氣閥，待爐內(nèi)氣壓達(dá)到大氣壓后關(guān)閉充氣閥，打開爐門，取試件。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:避免了脆性材料直接拉伸過程中試件受到彎曲和扭曲，改善了楔形夾具對(duì)試件的夾持，防止了楔形夾具在拉伸過程中張開，測(cè)試結(jié)果精度高、可靠性和重復(fù)性好。
【權(quán)利要求】
1.一種脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，包括上夾持部件和下夾持部件，其特征是:所述上夾持部件包括上楔形夾具(2)、上圓環(huán)(3)、上圓柱銷(4)和上圓筒(5)，上楔形夾具(2)通過上圓環(huán)(3)懸掛在上圓筒(5)的上圓柱銷(4)上，上圓柱銷(4)安裝在上圓筒(5)的銷孔上，上圓筒(5)與試驗(yàn)機(jī)的上拉桿(11)通過螺紋連接；所述下夾持部件包括下楔形夾具(6)、下圓環(huán)(7)、下圓柱銷(8)和下圓筒(9)，下楔形夾具(6)通過下圓環(huán)(7)連接在下圓筒(9)的下圓柱銷(8)上，下圓柱銷(8)安裝在下圓筒(9)的銷孔上，下圓筒(9)與試驗(yàn)機(jī)的下拉桿(10)通過螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，其特征是:所述上圓筒(5 )底部設(shè)置有碳?xì)?17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，其特征是:上楔形夾具(2)和下楔形夾具(6)的楔形槽與試件(I)接觸面上設(shè)置有石墨紙(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，其特征是:上楔形夾具(2)和下楔形夾具(6)的四周上套裝有加固環(huán)套，加固環(huán)套的U形塊(13)通過螺栓(15)與方形塊(14)固定套裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，其特征是:下圓柱銷(8)兩端為矩形截面、中間為圓柱面；下圓筒(9)的側(cè)面開有方孔(91)，方孔(91)與下圓柱銷(8)為間隙配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脆性材料直接拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的裝夾機(jī)構(gòu)，其特征是:下圓環(huán)(7)底部?jī)?nèi)側(cè)面設(shè)有一個(gè)比下圓柱銷(8)圓柱面直徑稍大的凹環(huán)(71)。
【文檔編號(hào)】G01N3/08GK104330304SQ201410679835
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】成天寶, 李衛(wèi)國(guó), 麻建坐, 李定玉, 王如轉(zhuǎn), 寇海波, 張如炳, 方岱寧 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)