專利名稱:無摩擦力干擾的材料拉—壓試驗裝置的制作方法
本發(fā)明提出了一種材料測試裝置，屬于對材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試分析的技術(shù)領(lǐng)域：
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在現(xiàn)有技術(shù)中，測試金屬單晶或多晶小型試樣在正反向(拉－壓)加載時的應(yīng)力應(yīng)變特性的試驗裝置，一般采用導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)來增加橫向的剛性，以防止試樣受壓時發(fā)生側(cè)彎。為1974年12月古德(D.Gould)，赫謝爾(P.B.Hirsch)和漢弗.萊斯(F.J.Humphreys)等人發(fā)表于英國“哲學(xué)雜志”(Phil.Mag.30(6)1353－1377)的文章中采用的試驗裝置。在這種裝置中由于導(dǎo)柱與導(dǎo)套之間不可避免地存在著磨擦力，并且當(dāng)試驗側(cè)彎傾向越大時，這種磨擦力也將越大，這就使試驗機(jī)施加的軸向載荷中有一部分被這種磨擦力所抵消而不是真正作用在試樣上。正、反向加載時這種磨擦力作用在數(shù)量上差別很大，又無法分別進(jìn)行測定和修正。這就造成在對比分析正、反向試驗數(shù)據(jù)時，存在著較大的不準(zhǔn)確性。
此外，1973年7月荷奇(K.G.Hoge)。伯萊德(R.L.Bradg)和考特茲(R.Cortey)等人在英國“測試與評價雜志”第一卷(J.of Testing and Evaluation Vol.I，No.4，288－290)發(fā)表文章，提出了一個用于同類目的的專門裝置。在該裝置中利用滾珠來減小磨擦力干擾，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不易制造安裝。同時由于整個裝置連同試樣都安置在試驗機(jī)的工作臺和活動橫梁之間，因此為果需要使試樣浸入液氮等介質(zhì)中進(jìn)行低溫條件下的試驗時，在這種裝置上是無法實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的目的是，針對上述不足之處進(jìn)行改進(jìn)，提出了一個無磨擦力干擾的材料拉－壓試驗裝置。該裝置能具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造安裝，測試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，并容易做到將試樣浸入其它溫度的介質(zhì)中進(jìn)行高、低溫試驗。
本發(fā)明的技術(shù)介決方案為圖1所示。該裝置采用了下懸式，即裝置的下端(其中安裝有試樣)是懸空的，并用一個膜片結(jié)構(gòu)來保證橫向剛性。裝置中有兩根側(cè)柱〔2〕和一根中柱〔13〕。兩根側(cè)柱的上端與試驗機(jī)的活動橫梁相聯(lián)結(jié)；中柱的上端則與試驗機(jī)固定橫梁上的載荷傳感器相聯(lián)結(jié)，中柱的下端穿過活動橫梁上的孔而向下延伸。當(dāng)試驗機(jī)活動橫梁上下運(yùn)動時，中柱與側(cè)柱之間就有軸向的相對運(yùn)動發(fā)生。下夾頭〔3〕通過底座〔1〕與側(cè)柱相連，上夾頭〔4〕則與中柱相連?；瑝K〔10〕可沿側(cè)柱上下滑動，并可在任何適當(dāng)位置上通過固定螺釘〔11〕，將其固緊在側(cè)柱上。膜片環(huán)組中的外環(huán)〔7〕由固定螺釘〔8〕固定在滑塊上，膜片環(huán)組中的內(nèi)環(huán)〔9〕與上夾頭螺紋聯(lián)結(jié)，并有鎖緊螺母〔6〕鎖緊。為了便于理解，圖2表示了膜片環(huán)組的介體構(gòu)造。膜片環(huán)由膜片〔14〕、外環(huán)〔7〕、內(nèi)環(huán)〔9〕、間隔環(huán)〔15〕組成。把它們聯(lián)結(jié)在一起成為一個整體的膜片環(huán)。
本發(fā)明工作時，試樣〔5〕夾持在上、下夾頭之間，由于下夾頭通過底座與側(cè)柱牢固地聯(lián)結(jié)在一起上夾頭則一方面與中柱相聯(lián)結(jié)，另一方面通過膜片環(huán)組與滑塊，側(cè)柱相聯(lián)，因此當(dāng)試驗機(jī)活動橫梁向下(上)運(yùn)動時，下夾頭將隨側(cè)柱而發(fā)生向下(上)的運(yùn)動，上夾頭則與中柱一起固定不動，這時試樣就會受到拉伸(壓縮)的作用。雖然上夾頭同時又通過膜片環(huán)組及滑塊與側(cè)柱相聯(lián)，但由于膜片是由薄黃銅片制成，在軸向有較好的彈性變形能力，因此上、下夾頭間是可以發(fā)生軸向相對移動的。而在橫向上由于膜片的支撐作用。上、下夾頭之間不會發(fā)生橫向的相對錯動。換句話說，上、下夾頭之間只允許有軸向的相對運(yùn)動，而在橫向上保持有很好的剛性。這樣就可以防止試樣在受壓時發(fā)生側(cè)彎。
為使膜片能最好地完成上述功能，膜片的直徑和厚度必須適當(dāng)。直徑大而厚度薄的膜片將能允許較大的軸向相對運(yùn)動和具有較小的運(yùn)動阻力。本發(fā)明裝置中應(yīng)用的黃銅膜片直徑為50毫米。為圖3所示，在膜片厚度為0.2毫米時，軸向的彈性變形阻力很小。在軸向位移量不超過1.4毫米時，阻力的大小在±2kgf范圍以內(nèi)。實(shí)際上，試驗過程中，試樣的相對伸長量小于10％，因此當(dāng)試樣標(biāo)距長為10毫米時，上、下夾頭間位移量在1毫米以內(nèi)，這時膜片的阻力相對于金屬試樣的形變抗力來說是一個很小的數(shù)值，可以忽略不計。如果測量精度要求很嚴(yán)格，則只要測出了膜片阻力特性曲線，就可以根據(jù)實(shí)際的軸向位移量，將膜片阻力從總載荷中扣除掉。
本發(fā)明在保證足夠的橫向剛性的條件下，完全避免了導(dǎo)柱與導(dǎo)套間磨擦力的干擾問題，從而提高了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性；整個整置結(jié)構(gòu)簡單、易于制造安裝；同時由于保持了下懸式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，易于進(jìn)行高、低溫環(huán)境下的試驗。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是膜片環(huán)組的介體圖。
圖3是膜片在軸向的彈性變形阻力特性曲線。
下面結(jié)合附圖對發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
為圖1所示，試驗裝置采用了下懸式結(jié)構(gòu)，即裝置的下端(其中安裝有試樣)是懸空的，并采用了一個膜片結(jié)構(gòu)來保證橫向的剛性。參見圖2，膜片〔14〕為直徑50毫米，厚度0.15～0.25毫米的黃銅片，其上、下側(cè)共有三個環(huán)。通過錫焊與膜片疊合在一起成為一個整體的膜片環(huán)。在外環(huán)〔7〕的上部有一個臺階〔16〕，由于間隔〔15〕和外環(huán)〔7〕上的臺階〔16〕，使膜片上下有大于1毫米的自由變形空間。
權(quán)利要求
1.無磨擦力干擾的材料拉-壓試驗裝置，該裝置底座[1]一根中柱[13]、兩根側(cè)柱[2]、一個上夾頭[4]和下夾頭[3]，其特征在于采用了一個滑塊[10]和膜片[14]結(jié)構(gòu)。
2.據(jù)權(quán)利要求
1所述的拉－壓試驗裝置，其特征在于所述的膜片〔14〕為0.15～0.25毫米厚度的黃銅片，其上、下側(cè)共有三個環(huán)〔15〕〔7〕〔9〕。
3.據(jù)權(quán)利要求
2所述的拉－壓試驗裝置，其特征在于所述的三個環(huán)〔15〕〔7〕〔9〕與膜片〔14〕聯(lián)結(jié)在一起成為一個整體的膜片環(huán)。
4.據(jù)權(quán)利要求
3所述的拉－壓試驗裝置，其特征在于所述的外環(huán)〔7〕的上部有一個臺階〔16〕。
5.據(jù)權(quán)利要求
3所述的拉－壓試驗裝置，其特征在于所述的三個環(huán)〔15〕〔7〕〔9〕通過錫焊與膜片〔14〕疊合在一起成為一個整體的膜片環(huán)。
6.據(jù)權(quán)利要求
1所述的拉－壓試驗裝置，其特征在于膜片結(jié)構(gòu)應(yīng)用于下懸式裝置中，即裝置的下端(其中安裝有試樣〔5〕)是懸空的。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于對材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試分析的技術(shù)領(lǐng)域：
，該試驗裝置可安裝在試驗機(jī)上，用來測試單晶或多晶金屬小型試樣壓正反向加載(拉-壓)時的應(yīng)力應(yīng)變特性和包中格效應(yīng)。由于采用了一個膜片結(jié)構(gòu)，可有效地防止試樣在試驗過程中發(fā)生側(cè)彎的可能，同時避免了摩擦力的干擾，可提高試驗結(jié)果的真實(shí)性。由于裝置是下懸式的，因此也易于實(shí)現(xiàn)在低溫等環(huán)境下的試驗研究。
文檔編號G01N3/08GK85200252SQ85200252
公開日1987年1月14日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者張力寧 申請人:南京工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan