一種高速穿孔試驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高速穿孔試驗(yàn)裝置，包括用于安裝試件的試件安裝機(jī)構(gòu)及對所述試件進(jìn)行穿孔加載的加載機(jī)構(gòu)，所述試件安裝機(jī)構(gòu)包括用于安裝試件的安裝單元，所述加載機(jī)構(gòu)包括分別位于所述安裝單元兩側(cè)的加載盤、連接在兩側(cè)所述加載盤之間且與所述試件安裝機(jī)構(gòu)滑動連接的連接桿、固定設(shè)置在其中一側(cè)所述加載盤上的用于對所述試件穿孔的錘頭、及與另一側(cè)所述加載盤固定連接的加載桿，所述錘頭位于所述安裝單元的一側(cè)且位于兩側(cè)所述加載盤之間。本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置可以直接應(yīng)用在高速拉伸試驗(yàn)機(jī)上，可以實(shí)現(xiàn)低、中、高不同應(yīng)變率下的高速穿孔試驗(yàn)。
【專利說明】
一種高速穿孔試驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能動態(tài)測試與表征領(lǐng)域，用于汽車、航空等行業(yè)，具體涉及一種高速穿孔試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]輕量化材料在汽車碰撞載荷下的力學(xué)行為依賴于應(yīng)力狀態(tài)，如高強(qiáng)鋼等金屬材料在動態(tài)載荷下的斷裂力學(xué)特性跟材料局部的拉伸、壓縮、剪切變形相關(guān)。高聚物等非金屬材料動態(tài)載荷作用下的屈服及斷裂力學(xué)行為對應(yīng)力狀態(tài)呈現(xiàn)更顯著的相關(guān)性。因此，有必要通過試驗(yàn)手段獲得材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的動態(tài)力學(xué)行為，穿孔測試一般用于獲取材料受雙向或等軸拉伸的平面應(yīng)力狀態(tài)的力學(xué)特性，也常用于驗(yàn)證高級材料本構(gòu)模型。目前，對于材料穿孔測試，通常是在電子萬能試驗(yàn)機(jī)上完成。但是，電子萬能試驗(yàn)機(jī)只能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)或較低應(yīng)變率下的試驗(yàn)，不能用于動態(tài)、高速試驗(yàn)。實(shí)際汽車碰撞性能開發(fā)中，對于高強(qiáng)鋼、塑料等車用材料，更需要關(guān)注的是材料在中、高應(yīng)變率(l-1000/s)加載下的動態(tài)力學(xué)特性。使用落錘試驗(yàn)臺雖然可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)穿孔測試，但由于沖擊過程中存在能量損失，無法實(shí)現(xiàn)對試樣恒速加載，試驗(yàn)過程中應(yīng)變率變化較大;其次對于網(wǎng)狀織物和電池隔膜等薄膜材料(厚度小，載荷低)，落錘試驗(yàn)臺系統(tǒng)復(fù)雜、精度較差、且加載能量偏大，采集的信噪比較低，無法進(jìn)行有效測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速穿孔試驗(yàn)
目.ο
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種高速穿孔試驗(yàn)裝置，包括用于安裝試件的試件安裝機(jī)構(gòu)及對所述試件進(jìn)行穿孔加載的加載機(jī)構(gòu)，所述試件安裝機(jī)構(gòu)包括用于安裝試件的安裝單元，所述加載機(jī)構(gòu)包括分別位于所述安裝單元兩側(cè)的加載盤、連接在兩側(cè)所述加載盤之間且與所述試件安裝機(jī)構(gòu)滑動連接的連接桿、固定設(shè)置在其中一側(cè)所述加載盤上的用于對所述試件穿孔的錘頭、及與另一側(cè)所述加載盤固定連接的加載桿，所述錘頭位于所述安裝單元的一側(cè)且位于兩側(cè)所述加載盤之間。
[0006]優(yōu)選地，所述試件安裝機(jī)構(gòu)還包括夾具，所述安裝單元固定設(shè)置在所述夾具上，所述連接桿與所述夾具滑動連接。
[0007]更優(yōu)選地，所述夾具包括底板、頂板、兩端部分別與所述頂板和底板連接的側(cè)板，所述安裝單元固定設(shè)置在所述頂板上，所述底板、頂板、側(cè)板共同構(gòu)成容納空間，所述錘頭和連接有所述錘頭的加載盤位于所述容納空間內(nèi)，所述加載桿和連接有所述加載桿的加載盤位于所述容納空間外，所述連接桿與所述頂板滑動連接。
[0008]具體地，所述試驗(yàn)裝置還包括兩端部分別與所述頂板和底板連接的導(dǎo)桿，連接有所述錘頭的加載盤與所述導(dǎo)桿滑動連接。
[0009]更具體地，所述連接桿的滑動方向與所述導(dǎo)桿的長度方向相平行。
[0010]具體地，所述頂板的相對二面分別設(shè)置有第一緩沖墊和第二緩沖墊，所述第一緩沖墊位于連接有所述加載桿的加載盤和頂板之間，所述第二緩沖墊位于連接有所述錘頭的加載盤和頂板之間。
[0011]更優(yōu)選地，所述安裝單元包括與所述夾具固定設(shè)置的夾板單元，所述夾板單元包括第一夾板和第二夾板，所述試件位于所述第一夾板和第二夾板之間且由所述第一夾板和第二夾板夾緊設(shè)置，所述第一夾板和第二夾板上分別開設(shè)有相對應(yīng)的第一通孔和第二通孔，所述夾具上對應(yīng)所述第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第三通孔，穿孔試驗(yàn)時，所述錘頭依次穿過第三通孔、第二通孔或第一通孔對所述試件進(jìn)行穿孔。
[0012]具體地，所述安裝單元還包括與所述夾具固定連接的固定座、兩端部分別與所述夾板單元和固定座連接的連接板，所述固定座上對應(yīng)所述第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第四通孔。
[0013]優(yōu)選地，所述加載桿包括第一加載桿和一端部與所述加載盤連接的第二加載桿，所述加載機(jī)構(gòu)還包括兩端部分別與所述第一加載桿的一端部和第二加載桿的另一端部相連的卸載桿。
[0014]更具體地，所述卸載桿的外側(cè)面的相對二側(cè)開設(shè)有缺口。
[0015]由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0016]本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置能夠與高速拉伸試驗(yàn)機(jī)結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)低、中、高不同應(yīng)變率下的高速穿孔試驗(yàn)。
[0017]本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置直接安裝在高速拉伸試驗(yàn)機(jī)上，可將試驗(yàn)機(jī)的拉伸加載變?yōu)閷υ嚇拥拇┛准虞d，從而實(shí)現(xiàn)對塑料、薄膜等常用的汽車材料的動態(tài)穿孔測試，獲取材料在低、中、高不同應(yīng)變率下的穿孔力學(xué)特性。
[0018]本實(shí)用新型的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、安全可靠。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的立體圖(未顯示加載機(jī)構(gòu))；
[0020]圖2為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的正視圖；
[0021]圖3為圖2中的A-A向剖視圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的夾具的立體圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的加載機(jī)構(gòu)的立體圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的安裝單元的放大立體圖；
[0025]圖中:1、安裝單元；101、固定座；102、第一夾板；103、第二夾板；104、第四通孔；105、連接板；2、加載機(jī)構(gòu)；201、第一加載盤；202、第二加載盤;203、連接桿；204、第一加載桿;205、第二加載桿;206、錘頭;207;卸載桿;208、缺口； 3、試件;4、導(dǎo)桿;5、第一緩沖墊;6、第二緩沖墊;7、夾具;701、底板;702、頂板;703、側(cè)板;704、第三通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合說明書附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0027]如附圖1?6所示，一種高速穿孔試驗(yàn)裝置，包括用于安裝試件3的試件安裝機(jī)構(gòu)及對試件3進(jìn)行穿孔加載的加載機(jī)構(gòu)2，試件安裝機(jī)構(gòu)包括用于安裝試件3的安裝單元I，加載機(jī)構(gòu)2包括分別位于安裝單元兩側(cè)的加載盤，具體分別為第一加載盤201和第二加載盤202，加載機(jī)構(gòu)2還包括連接在兩側(cè)第一加載盤201和第二加載盤202之間且與試件安裝機(jī)構(gòu)滑動連接的連接桿203、固定設(shè)置在第一加載盤201上的用于對試件3穿孔的錘頭206、及與第二加載盤202固定連接的加載桿，錘頭206位于安裝單元I的一側(cè)且位于第一加載盤201和第二加載盤202之間。
[0028]試件安裝機(jī)構(gòu)還包括夾具7，安裝單元I固定設(shè)置在夾具7上，連接桿203與夾具7滑動連接。具體地，夾具7包括底板701、頂板702、兩端部分別于頂板702和底板701連接的側(cè)板703，安裝單元I固定設(shè)置在頂板702上，底板701、頂板702和側(cè)板703共同構(gòu)成容納空間，錘頭206和第一加載盤201位于容納空間內(nèi)，加載桿和第二加載盤202位于容納空間外，連接桿203與頂板702滑動連接，滑動方向?yàn)檫B接桿203的長度方向。
[0029]試驗(yàn)裝置還包括兩端部分別與頂板702和底板701連接的導(dǎo)桿4，第一加載盤201與導(dǎo)桿4滑動連接。連接桿203的滑動方向與導(dǎo)桿4的長度方向相平行。導(dǎo)桿4的設(shè)置確保第一加載盤201和第二加載盤202沿連接桿203的滑動方向加載。
[0030]本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的安裝單元I包括與頂板702固定設(shè)置的夾板單元，夾板單元包括第一夾板102和第二夾板103，試件3位于第一夾板102和第二夾板103之間且由第一夾板102和第二夾板103夾緊設(shè)置，第一夾板102和第二夾板103上分別開設(shè)有相對應(yīng)的第一通孔和第二通孔，頂板702上對應(yīng)第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第三通孔704，穿孔試驗(yàn)時，錘頭206依次穿過第三通孔704、第二通孔或第一通孔對試件3進(jìn)行穿孔。
[0031]該安裝單元I還包括與頂板702固定連接的固定座101、兩端部分別與夾板單元和固定座101連接的連接板105，具體地，連接板105的兩端部分別與固定座101和第二夾板103連接，固定座101上對應(yīng)第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第四通孔104。連接板105設(shè)置有2塊，對稱設(shè)置在第四通孔104的兩側(cè)。穿孔試驗(yàn)時，錘頭206依次穿過第三通孔704、第四通孔104、第二通孔對試件3進(jìn)行穿孔。
[0032]頂板702的相對二面分別設(shè)置有第一緩沖墊5和第二緩沖墊6，第一緩沖墊5位于第二加載盤202和頂板702之間，第二緩沖墊6位于第一加載盤201和頂板702之間。如此避免了第一加載盤201和第二加載盤202與夾具7的剛性接觸沖擊，損壞裝置及測量系統(tǒng)。
[0033]本實(shí)施例中，加載桿包括第一加載桿204和一端部與第二加載盤202連接的第二加載桿205，加載機(jī)構(gòu)2還包括兩端部分別與第一加載桿204的一端部和第二加載桿205的另一端部相連的卸載桿207，卸載桿207的外側(cè)面的相對二側(cè)開設(shè)有缺口 208。該卸載桿207具有載荷限制的自動卸載功能，能保護(hù)該試驗(yàn)裝置。當(dāng)載荷達(dá)到卸載桿207的破壞載荷，卸載桿207會發(fā)生斷裂破壞，從而實(shí)現(xiàn)對裝置的卸載，保護(hù)試驗(yàn)裝置。
[0034]本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置的工作原理:
[0035]將夾具7固定在高速拉伸試驗(yàn)機(jī)“T”型槽上，第一加載桿204固定連接在高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾頭上，安裝單元I的固定座101固定連接在夾具7的頂板702上，試件3安裝在安裝單元I的第一夾板102和第二夾板103之間。
[0036]當(dāng)高速拉伸試驗(yàn)機(jī)工作時，高速拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾頭拉動第一加載桿204向上運(yùn)動，進(jìn)而拉動第二加載盤202向上運(yùn)動，帶動第一加載盤201在導(dǎo)桿4上沿導(dǎo)桿4向上運(yùn)動，錘頭206隨著第一加載盤201向上運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)對試件3的穿孔加載。
[0037]對穿孔力的測量，是在2塊連接板105上粘貼應(yīng)變片，固定座101將穿孔力轉(zhuǎn)化為2塊連接板105所受到的拉力，應(yīng)變片測量連接板105所受到的拉力，從而通過計(jì)算得到試件3所受到的穿孔力。
[0038]另一方面，試驗(yàn)裝置的卸載桿207的設(shè)置，具有載荷限制的自動卸載功能，保護(hù)試驗(yàn)裝置，當(dāng)載荷達(dá)到卸載桿207的破壞載荷，卸載桿207發(fā)生斷裂破壞，從而實(shí)現(xiàn)對裝置的卸載，保護(hù)試驗(yàn)裝置。
[0039]綜上所述，本實(shí)用新型高速穿孔試驗(yàn)裝置具有如下優(yōu)勢:
[0040](I)本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置與高速拉伸試驗(yàn)機(jī)結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)低、中、高不同應(yīng)變率下的高速穿孔試驗(yàn)；
[0041](2)針對不同材料，可設(shè)計(jì)卸載桿及對應(yīng)的失效載荷，避免過載損壞設(shè)備；
[0042](3)將高速拉伸試驗(yàn)機(jī)轉(zhuǎn)“拉”為“壓”，直接通過高速拉伸試驗(yàn)機(jī)加載，操作簡單；
[0043](4)該試驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)了穿孔力轉(zhuǎn)化為拉力測量；
[0044](5)該試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、安全可靠。
[0045]以上對本實(shí)用新型做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速穿孔試驗(yàn)裝置，包括用于安裝試件的試件安裝機(jī)構(gòu)及對所述試件進(jìn)行穿孔加載的加載機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述試件安裝機(jī)構(gòu)包括用于安裝試件的安裝單元，所述加載機(jī)構(gòu)包括分別位于所述安裝單元兩側(cè)的加載盤、連接在兩側(cè)所述加載盤之間且與所述試件安裝機(jī)構(gòu)滑動連接的連接桿、固定設(shè)置在其中一側(cè)所述加載盤上的用于對所述試件穿孔的錘頭、及與另一側(cè)所述加載盤固定連接的加載桿，所述錘頭位于所述安裝單元的一側(cè)且位于兩側(cè)所述加載盤之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試件安裝機(jī)構(gòu)還包括夾具，所述安裝單元固定設(shè)置在所述夾具上，所述連接桿與所述夾具滑動連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述夾具包括底板、頂板、兩端部分別與所述頂板和底板連接的側(cè)板，所述安裝單元固定設(shè)置在所述頂板上，所述底板、頂板、側(cè)板共同構(gòu)成容納空間，所述錘頭和連接有所述錘頭的加載盤位于所述容納空間內(nèi)，所述加載桿和連接有所述加載桿的加載盤位于所述容納空間外，所述連接桿與所述頂板滑動連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)裝置還包括兩端部分別與所述頂板和底板連接的導(dǎo)桿，連接有所述錘頭的加載盤與所述導(dǎo)桿滑動連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述連接桿的滑動方向與所述導(dǎo)桿的長度方向相平行。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述頂板的相對二面分別設(shè)置有第一緩沖墊和第二緩沖墊，所述第一緩沖墊位于連接有所述加載桿的加載盤和頂板之間，所述第二緩沖墊位于連接有所述錘頭的加載盤和頂板之間。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述安裝單元包括與所述夾具固定設(shè)置的夾板單元，所述夾板單元包括第一夾板和第二夾板，所述試件位于所述第一夾板和第二夾板之間且由所述第一夾板和第二夾板夾緊設(shè)置，所述第一夾板和第二夾板上分別開設(shè)有相對應(yīng)的第一通孔和第二通孔，所述夾具上對應(yīng)所述第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第三通孔，穿孔試驗(yàn)時，所述錘頭依次穿過第三通孔、第二通孔或第一通孔對所述試件進(jìn)行穿孔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述安裝單元還包括與所述夾具固定連接的固定座、兩端部分別與所述夾板單元和固定座連接的連接板，所述固定座上對應(yīng)所述第一通孔和第二通孔的位置開設(shè)有第四通孔。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述加載桿包括第一加載桿和一端部與所述加載盤連接的第二加載桿，所述加載機(jī)構(gòu)還包括兩端部分別與所述第一加載桿的一端部和第二加載桿的另一端部相連的卸載桿。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高速穿孔試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述卸載桿的外側(cè)面的相對二側(cè)開設(shè)有缺口。
【文檔編號】G01N3/08GK205620235SQ201620406330
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】賴興華, 尹斌, 黃毅
【申請人】蘇州達(dá)美特汽車測試技術(shù)有限公司