大載荷寬厚板拉伸試驗(yàn)性能方法及其試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利說明】大載荷寬厚板拉伸試驗(yàn)性能方法及其試驗(yàn)裝置
[0001]本發(fā)明是申請?zhí)枮?01310025308.7，申請日為2013年I月23日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為“大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用機(jī)械應(yīng)力測試固體材料的強(qiáng)度特性的方法或設(shè)備，尤其涉及通過液壓施加穩(wěn)定的張力或壓力，測試大載荷寬厚板的拉伸性能的試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著海上物資運(yùn)輸量的不斷增加，帶動了海運(yùn)船舶向大型化方向發(fā)展，超大型船舶以及航母、深水潛艇的制造都離不開大載荷寬厚鋼板的生產(chǎn)，大型集裝箱船梁的倉口邊緣鋼板和上甲板鋼板，通常需要使用厚度大于50mm的鋼板。對于厚鋼板來說，鋼板內(nèi)部的平面應(yīng)變狀態(tài)塑性區(qū)域變小，在屈服應(yīng)力的作用下，鋼板內(nèi)部容易產(chǎn)生大應(yīng)力而使裂紋擴(kuò)展。為防止脆性斷裂，保證船舶的安全性，對船舶中預(yù)測可能發(fā)生脆性斷裂的部位和可能導(dǎo)致大型斷裂的重要部位，要求使用具有良好斷裂韌性和抑制脆性裂紋傳播特性(止裂性)的鋼材。因此，也需要對鋼材的止裂性進(jìn)行更多的研究。當(dāng)前涉及大載荷拉伸試驗(yàn)的有國家標(biāo)準(zhǔn)《對接焊接頭寬板拉伸試驗(yàn)方法》和日本、韓國船級社正在推廣的鋼板的止裂性能試驗(yàn)(ESS0試驗(yàn)或雙重拉伸試驗(yàn))。目前國內(nèi)外有大型拉伸機(jī)，但沒有專業(yè)的大型止裂性能試驗(yàn)機(jī)。日本企業(yè)采用在大型寬板拉伸試驗(yàn)機(jī)(最大拉伸載荷可達(dá)8000噸力)的基礎(chǔ)上，自行加裝相關(guān)附件設(shè)備的方法，進(jìn)行止裂性能試驗(yàn)。
[0004]傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)機(jī)都采用大牌坊式立式結(jié)構(gòu)，液壓缸安裝在牌坊狀的機(jī)架上，載荷力完全由機(jī)架承受，因此，機(jī)架必須具備足夠的剛度，才能承受試驗(yàn)機(jī)對試樣施加的載荷。最大試驗(yàn)載荷越高，對機(jī)架的要求越高，因此1000噸力以上的傳統(tǒng)形式的大型寬/厚板拉伸試驗(yàn)機(jī)的造價是相當(dāng)高昂的。
[0005]中國實(shí)用新型專利“液壓臥式拉力試驗(yàn)機(jī)”(實(shí)用新型專利號:ZL200820238937.2授權(quán)公告號:CN201331438Y)公開了一種液壓式臥式拉力試驗(yàn)機(jī)，特別適用于石油鉆井和采油提升工件的拉力試驗(yàn)。包括主機(jī)、液壓控制系統(tǒng)、電子測控系統(tǒng)，主機(jī)包括機(jī)架、牽引車、牽引車導(dǎo)軌、兩個液壓缸、滑車、滑車導(dǎo)軌、承拉桿、若干滾動支承，牽引車由牽引車架及滾輪組成。兩個液壓缸位于牽引車之后，兩個液壓缸的前、后兩端分別與牽引車架、機(jī)架連接?；囉苫囓嚰芗皾L輪組成，滑車位于兩個液壓缸之后。承拉桿從牽引車架中心及兩個液壓缸之間穿過，前端與牽引車架前端連接，中部由滾動支承支撐，被測試工件平放在滑車車架上，承拉桿后端與被測試工件的一端連接，被測試工件的另一端與機(jī)架連接。該實(shí)用新型能模擬提升工件的實(shí)際工況，具有試驗(yàn)操作便捷，適用范圍廣的特點(diǎn)。該實(shí)用新型根據(jù)液壓缸在定系統(tǒng)壓力的情況下推力較拉力大的特點(diǎn)，利用兩個液壓缸推力共同作為試驗(yàn)動力，并通過結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換，變液壓缸推力為試驗(yàn)用承拉桿拉力，滿足試驗(yàn)功能要求。雖然該實(shí)用新型借助兩個液壓缸的推力產(chǎn)生試驗(yàn)拉力，但該實(shí)用新型的技術(shù)方案仍然是把全部試驗(yàn)拉力都施加到機(jī)架上，因此，仍然無法滿足1000噸力以上的大型寬/厚板拉伸試驗(yàn)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)方法，能夠以相對低廉的成本實(shí)現(xiàn)大載荷寬厚板和對接焊接頭寬板的拉伸試驗(yàn)，以進(jìn)行厚板產(chǎn)品的焊接性能和拉伸性能評價。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)方法，用于對接焊接頭寬板的拉伸試驗(yàn)和厚板拉伸止裂韌性試驗(yàn)，所述的試驗(yàn)方法通過兩個同步加壓的液壓缸對試樣施加拉伸張力，其特征在于:
[0009]所述試樣的兩端分別設(shè)有一個受力翼，所述的受力翼與試樣組合，構(gòu)成H型拉伸牽引組件；
[0010]所述的兩個液壓缸并列置于試樣的兩側(cè)，液壓缸推動H型拉伸牽引組件兩端的受力翼，直接在試樣的兩端產(chǎn)生均布的拉伸力。
[0011]本發(fā)明的試驗(yàn)方法的一種較佳的技術(shù)方案，其特征在于液壓缸的液壓回路包括油壓傳感器，所述的試驗(yàn)方法使用計(jì)算機(jī)或PLC程序，通過油壓傳感器，監(jiān)測和控制液壓缸的推力，記錄和分析液壓缸的推力，獲得試樣拉力的力-時間曲線。
[0012]本發(fā)明的試驗(yàn)方法的一種更好的技術(shù)方案，其特征在于所述的試樣上設(shè)有引伸計(jì)或者應(yīng)變片，所述的試驗(yàn)方法通過引伸計(jì)獲得位移-時間曲線；或者通過應(yīng)變片獲得試樣在拉伸過程中的應(yīng)變數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明的試驗(yàn)方法的一種改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述液壓缸的液壓回路設(shè)置程序控制快速卸荷功能，可以根據(jù)試驗(yàn)程序控制液壓缸立即卸荷，保持止裂位置；或者在試樣拉裂或拉斷，油壓突然下降時，液壓缸自動立即卸荷，保護(hù)試驗(yàn)裝置安全。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供一種實(shí)現(xiàn)上述試驗(yàn)方法使用的大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)裝置，本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0015]一種使用上述試驗(yàn)方法的大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)裝置，用于對接焊接頭寬板的拉伸試驗(yàn)和厚板拉伸止裂韌性試驗(yàn)，所述的試驗(yàn)裝置包括兩個液壓缸；其特征在于:
[0016]所述的試驗(yàn)裝置還包括在兩個受力翼，每個受力翼的中部設(shè)有一個牽引槽；
[0017]所述兩個受力翼相對配置在所述液壓缸的兩端，受力翼的牽引槽互相對正；
[0018]所述試樣的兩端分別焊接一個T型牽引塊，所述的T型牽引塊分別嵌入兩個受力翼的牽引槽內(nèi)，與所述的兩個受力翼組合構(gòu)成H型拉伸牽引組件；
[0019]所述的兩個液壓缸與試樣并列，置于試樣的兩側(cè)，液壓缸推動H型拉伸牽引組件兩端的受力翼，通過嵌入牽引槽的T型牽引塊，給試樣施加均布的拉伸力。
[0020]本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的一種優(yōu)選的技術(shù)方案，其特征在于所述的試驗(yàn)裝置還包括牽引組件支架，行走軌道和液壓缸底座；所述的H型拉伸牽引組件依靠其自身重力非固定地?cái)R置在牽引組件支架上，所述的液壓缸通過液壓缸底座置于行走軌道上。
[0021]本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的一種改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述的液壓缸為短行程液壓缸，液壓缸安裝在液壓缸底座上；所述的液壓缸的前后兩端與受力翼之間配有行程墊片，用于補(bǔ)償液壓缸的行程；所述的行程墊片下方配有墊片底座，使行程墊片與液壓缸保持同心；所述的墊片底座置于行走軌道上。
[0022]本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的一種進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，其特征在于所述的受力翼的兩端設(shè)有防沖擊拉桿組件，所述的防沖擊拉桿組件由兩端配有壓縮彈簧的長桿和拉桿支架構(gòu)成，所述的拉桿支架固定在所述的受力翼上，所述的長桿的兩端穿過拉桿支架上的孔，與所述的壓縮彈簧共同構(gòu)成機(jī)械式緩沖阻尼機(jī)構(gòu)。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1、本發(fā)明的大載荷寬厚板拉伸性能試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)裝置，能對寬板焊接頭或厚板本身進(jìn)行不減薄的全厚度尺寸拉伸性能測試，并能提供相應(yīng)的力-時間曲線，或者位移-時間曲線供工藝分析用，最大試樣厚度可達(dá)80mm以及以上。本發(fā)明的試驗(yàn)裝置不僅能根據(jù)GB/T 13450-92進(jìn)行接焊接頭寬板拉伸試驗(yàn)，只要增加用于形成溫度梯度的冷卻裝置和用于施加沖擊力的沖擊錘，本發(fā)明的試驗(yàn)裝置還能夠滿足厚鋼板止裂性能試驗(yàn)(ESSOK驗(yàn))的要求。
[0025]2、本發(fā)明的方法巧妙地利用作用力與反作用力原理，僅通過液壓缸頂動兩側(cè)受力翼形成對等的拉力，不必通過機(jī)架的剛度來傳遞對試樣的載荷，省略了機(jī)架，也就完全節(jié)省了機(jī)架這一部分的昂貴投入。如果試驗(yàn)要求更大的拉力，只需要增大液壓缸的直徑即可，試驗(yàn)裝置的機(jī)電液壓控制等無需任何改動。
[0026]3、本發(fā)明的試驗(yàn)裝置的受力翼結(jié)構(gòu)簡單，制作簡易，可由厚板切割焊接而成，將來在其承受多次負(fù)荷后發(fā)生變形或焊接處的劣化時，只需要重新取幾塊厚板切割焊接成型即可。與傳統(tǒng)的拉伸試驗(yàn)機(jī)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案不僅結(jié)構(gòu)簡單可靠，而且造價極低，門檻低，易于實(shí)現(xiàn)。
[0027]4、本發(fā)明的試驗(yàn)裝置裝置中，投入最大的也僅僅是兩只大直徑的液壓缸。只需要根據(jù)試驗(yàn)要求的力能參數(shù)計(jì)算選取相應(yīng)的液壓缸直徑即可，從幾百噸到幾千噸拉力，需要變更的僅僅是液壓缸的直徑，整個試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)形式都不必改變，試驗(yàn)裝置拉力的變化范圍不會造成設(shè)備造價的巨大變動。
[0028]5、本發(fā)明的方法充分利用液壓缸無桿腔的力，而不是采用液壓缸有桿腔的力來作為對試樣的拉力，由于無桿腔面積大于有桿腔面積，在相同油壓下產(chǎn)生的力更大，可以減小液壓缸的內(nèi)徑，因此也就減少了造價。在不做試驗(yàn)時，液壓缸還可挪作它用，從而實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備的重復(fù)使用，進(jìn)一步減少設(shè)備成本。
[0029]綜上所述，本發(fā)明的技術(shù)方案通過簡化試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)，省略了現(xiàn)有拉伸試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架這一基本要素，不僅依然保持拉伸試驗(yàn)機(jī)原有的全部功能，而且還提高了試驗(yàn)裝置的性能，能夠靈活改變試驗(yàn)裝置的拉力變化范圍，能夠提供幾千噸甚至上萬噸的拉力，可以滿足寬板焊接頭拉伸或厚板止裂試驗(yàn)