多應變路徑試驗夾具及具有該夾具的試驗系統的製作方法
2023-10-08 17:21:44
本發明涉及材料力學試驗機領域，特別是指一種多應變路徑試驗夾具及具有該夾具的試驗系統。
背景技術：
材料試驗機本身的發展方向是從制樣檢測轉向製品(即成品、半成品)檢測的方向發展，這就需要與之相適應的夾具從原來的用於標準試樣試驗的夾具轉向用於成品檢測的夾具發展。傳統夾具本身僅作為一個緊鎖機構，在設計上只起到定位，夾緊，導向等作用，對於不同的試件以及不同實驗力大小的夾具在結構上有很大的不同，大都只有單一的加載路徑。
由於材料的各向異性，在進行材料拉伸試驗的過程中，需要表徵不同應變路徑下的材料力學性能。但是傳統的夾具一般只能採用單自由度施加載荷，即在確定夾具下，只能沿某一特定方向施加載荷，在拉伸試驗過程中，需要對不同的拉伸件進行不同的應變路徑測試，由於傳統夾具本身的局限性，不能起到改變應變路徑的作用，使得在進行試驗的過程中產生了很多繁瑣而且不必要的工作。
隨著夾具的創新與發展，全自動夾具便應運而出，這一類夾具具有高度的自動化，從試樣尺寸測量到最後輸出測試結果能一次完成。但此類夾具相對於普通夾具成本較高，僅適用於大批量的同類試樣或成品的試驗或檢測，同樣想要更改應變路徑只能通過調整試件角度位置才能完成，需要耗費大量人力才能完成大批量檢測，檢測效率低且靈活性差。
申請人在先的2016103695868號專利申請文件，公開了一種新型蝴蝶翅膀力學分析試件夾具及拉伸試驗系統，其提供了一種可以更改應變路徑的試驗夾具，但該試驗夾具只能進行單次加載，當試件加載變形後，由於試驗夾具的局限性不能實現再次加載。
技術實現要素：
本發明提供一種可多次更改應變路徑、多次加載，高效、準確地試驗或檢驗試件的多應變路徑的試驗夾具及具有該夾具的試驗系統。
為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：
一方面，本發明提供一種多應變路徑試驗夾具，包括下模座和上模座，其中：
所述下模座上設置有導柱，所述上模座上設置有用於連接所述導柱的導套，所述下模座和上模座上分別設置有左右位置可調的下定位板和上定位板，試件用於固定在所述下定位板和上定位板之間；
所述下定位板和上定位板均為矩形，所述下定位板和上定位板上分別設置有第一四分之一圓環透孔和第二四分之一圓環透孔，所述第一四分之一圓環透孔和第二四分之一圓環透孔的內側朝向相對，所述下定位板上在所述第一四分之一圓環透孔的圓心處設置有第一通孔，所述下定位板上沿所述第一四分之一圓環透孔的外側弧形邊設置有若干第一定位孔，所述上定位板上在所述第二四分之一圓環透孔的圓心處設置有第二通孔，所述上定位板上沿所述第二四分之一圓環透孔的外側弧形邊設置有若干第二定位孔；
所述試件的上下兩側分別通過下定位墊板和上定位墊板固定在所述下定位板和上定位板上，所述試件的上下兩側分別設置有第一固定孔和第二固定孔，所述下定位墊板的中間設置有與所述第一固定孔配合使用的第一螺栓孔，所述下定位墊板的兩端分別設置與所述下定位板的第一通孔和第一定位孔配合使用的第一定位螺栓孔，所述上定位墊板的中間設置有與所述第二固定孔配合使用的第二螺栓孔，所述上定位墊板的兩端分別設置與所述上定位板的第二通孔和第二定位孔配合使用的第二定位螺栓孔，所述下定位墊板和上定位墊板的長度均大於試件的長度。
進一步的，所述下模座的上部和上模座的下部分別設置有第一導軌和第二導軌，所述下定位板和上定位板能夠分別沿所述第一導軌和第二導軌左右滑動。
進一步的，所述第一導軌和第二導軌內分別設置有用於固定所述下定位板和上定位板位置的固定塊。
進一步的，所述第一四分之一圓環透孔的外側弧形邊上相鄰的兩個第一定位孔之間的夾角為15°，所述第二四分之一圓環透孔的外側弧形邊上相鄰兩個第二定位孔之間的夾角也為15°。
另一方面，本發明提供一種試驗系統，包括拉伸試驗機和上述多應變路徑試驗夾具。
工作時，試件與下定位板和上定位板連接，位於下定位墊板一端的第一定位螺栓孔與下定位板的第一通孔連接，根據加載角度需要，位於下定位墊板另一端的第一定位螺栓孔與某一第一定位孔連接，同理，位於上定位墊板一端的第二定位螺栓孔與上定位板的第二通孔連接，位於上定位墊板另一端的第二定位螺栓孔與某一第二定位孔連接，通過調整下模座上的導柱和上模座上的導套的位置關係，同時調整下定位板和上定位板的左右位置，將試件成一定角度夾緊；當加載過後需要更改角度再次加載時，下定位墊板另一端的第一定位螺栓孔與另外的第一定位孔連接，上定位墊板另一端的第二定位螺栓孔與另外的第二定位孔連接，同時調整下模座和上模座之間的位置關係以及下定位板和上定位板之間的水平位置關係，將試件再次夾緊。
本發明具有以下有益效果：
與現有技術相比，本發明的多應變路徑試驗夾具及具有該夾具的拉伸系統可以多次高效率、準確地更改應變路徑，在加載之後還可以改變角度進行多次加載，適合於實際試驗檢測過程，同時能夠節省成本，避免操作過程中出現誤差。
附圖說明
圖1為本發明的多應變路徑試驗夾具的整體結構示意圖，圖中為試件30°時的結構示意圖；
圖2為本發明的試件結構示意圖；
圖3為本發明的多應變路徑試驗夾具的下定位板和上定位板的結構示意圖，其中：圖3(a)為下定位板的結構示意圖，圖3(b)為上定位板的結構示意圖；
圖4為本發明的多應變路徑試驗夾具的下定位墊板和上定位墊板的結構示意圖，其中：圖4(a)為下定位墊板的結構示意圖，圖4(b)為上定位墊板的結構示意圖；
圖5為圖2的a-a全剖視圖；
圖6為本發明的多應變路徑試驗夾具的下定位板、下定位墊板和試件的連接關係細節圖；
圖7為本發明的多應變路徑試驗夾具的俯視圖；
圖8為本發明的多應變路徑試驗夾具的整體結構示意圖，圖中為試件60°時的結構示意圖；
圖9為本發明的多應變路徑試驗夾具的整體結構示意圖，圖中為試件90°時的結構示意圖；
圖10為本發明的多應變路徑試驗夾具在已經加載後有變形的條件下改變加載路徑的結構示意圖，圖中為試件30°時的結構示意圖；
圖11為本發明的多應變路徑試驗夾具在已經加載後有變形的條件下改變加載路徑的結構示意圖，圖中為試件60°時的結構示意圖；
圖12為本發明的多應變路徑試驗夾具在已經加載後有變形的條件下改變加載路徑的結構示意圖，圖中為試件90°時的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。
一方面，本發明提供一種多應變路徑試驗夾具，如圖1至圖12所示，包括下模座1和上模座2，其中：
下模座1上設置有導柱3，上模座2上設置有用於連接導柱3的導套4，下模座1和上模座2上分別設置有左右位置可調的下定位板5和上定位板6，試件用於固定在下定位板5和上定位板6之間；
如圖3所示，下定位板5和上定位板6均為矩形，下定位板5和上定位板6上分別設置有第一四分之一圓環透孔5-1和第二四分之一圓環透孔6-1，第一四分之一圓環透孔5-1和第二四分之一圓環透孔6-1的內側朝向相對，下定位板5上在第一四分之一圓環透孔5-1的圓心處設置有第一通孔5-2，下定位板5上沿第一四分之一圓環透孔5-1的外側弧形邊設置有若干第一定位孔5-3，上定位板6上在第二四分之一圓環透孔6-1的圓心處設置有第二通孔6-2，上定位板6上沿第二四分之一圓環透孔6-1的外側弧形邊設置有若干第二定位孔6-3；
試件的上下兩側分別通過下定位墊板7和上定位墊板8固定在下定位板5和上定位板6上，試件的上下兩側分別設置有第一固定孔9和第二固定孔10，下定位墊板7的中間設置有與第一固定孔9配合使用的第一螺栓孔7-1，下定位墊板7的兩端分別設置與下定位板5的第一通孔5-2和第一定位孔5-3配合使用的第一定位螺栓孔7-2，上定位墊板8的中間設置有與第二固定孔10配合使用的第二螺栓孔8-1，上定位墊板8的兩端分別設置與上定位板6的第二通孔6-2和第二定位孔6-3配合使用的第二定位螺栓孔8-2，下定位墊板7和上定位墊板8的長度均大於試件的長度，位於下定位墊板兩端的第一定位螺栓孔之間的距離和位於上定位墊板兩端的第二定位螺栓孔之間的距離均大於試件的長度，保證了安裝時試件不會遮擋下定位墊板和上定位墊板。
與現有技術相比，本發明的多應變路徑試驗夾具及具有該夾具的拉伸系統可以多次高效率、準確地更改應變路徑，在加載之後還可以改變角度進行多次加載，適合於實際試驗檢測過程，同時能夠節省成本，避免操作過程中出現誤差。
工作時，位於下定位墊板一端的第一定位螺栓孔與下定位板的第一通孔連接，根據加載角度需要，位於下定位墊板另一端的第一定位螺栓孔與某一第一定位孔連接，同理，位於上定位墊板一端的第二定位螺栓孔與上定位板的第二通孔連接，位於上定位墊板另一端的第二定位螺栓孔與某一第二定位孔連接，通過調整下模座上的導柱和上模座上的導套的位置關係，同時調整下定位板和上定位板的左右位置，將試件成一定角度夾緊；當加載過後需要更改角度再次加載時，下定位墊板另一端的第一定位螺栓孔與另外的第一定位孔連接，上定位墊板另一端的第二定位螺栓孔與另外的第二定位孔連接，同時調整下模座和上模座之間、下定位板和上定位板之間的位置關係，將試件再次夾緊。
進一步的，下模座1的上部和上模座2的下部分別優選設置有第一導軌11和第二導軌12，下定位板5和上定位板6能夠分別沿第一導軌11和第二導軌12左右滑動；第一導軌11和第二導軌12內分別優選設置有用於固定下定位板5和上定位板6位置的固定塊(未示出)。第一導軌和第二導軌也可以為電動導軌，均不影響本發明的實施。
優選的，第一四分之一圓環透孔5-1的外側弧形邊上相鄰的兩個第一定位孔5-3之間的夾角可以為15°，第二四分之一圓環透孔6-1的外側弧形邊上相鄰兩個第二定位孔6-3之間的外側弧形邊上的夾角也可以為15°。一般來說，對於材料的研究試驗需要測定應變角度為30°、45°、60°和90°等特殊角度的應變狀態，這裡相鄰的兩個第一定位孔5-3之間在第一四分之一圓環透孔5-1的外側弧形邊上的夾角和相鄰兩個第二定位孔6-3之間分別在第二四分之一圓環透孔6-1的外側弧形邊上的夾角均為15°，使定位孔既不會過多，又可以滿足試驗要求。
另一方面，本發明還提供一種試驗系統，包括拉伸試驗機和上述的多應變路徑試驗夾具，由於結構與上相同，此處不再贅述。
綜上，本發明具有以下有益效果：
與現有技術相比，本發明的多應變路徑試驗夾具及具有該夾具的拉伸系統可以多次高效率、準確地更改應變路徑，在加載之後還可以改變角度進行多次加載，適合於實際試驗檢測過程，同時能夠節省成本，避免操作過程中出現誤差。
以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。