[其他]無摩擦力干擾的材料拉—壓試驗裝置

無效

• 申請號: 85200252
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85200252U
• 公開（公告）日: 1987-01-14
• 發明（設計）人: 張力寧
• 申請（專利權）人: 南京工學院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 南京工學院專利事務所
• 代理人: 張寧馨

本發明提出了一種材料測試裝置，屬于對材料的力學性能進行測試分析的技術領域。

在現有技術中，測試金屬單晶或多晶小型試樣在正反向（拉－壓）加載時的應力應變特性的試驗裝置，一般采用導柱導套結構來增加橫向的剛性，以防止試樣受壓時發生側彎。為1974年12月古德（D.Gould），赫謝爾（P.B.Hirsch）和漢弗.萊斯（F.J.Humphreys）等人發表于英國“哲學雜志”（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柱與導套之間不可避免地存在著磨擦力，并且當試驗側彎傾向越大時，這種磨擦力也將越大，這就使試驗機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量上差別很大，又無法分別進行測定和修正。這就造成在對比分析正、反向試驗數據時，存在著較大的不準確性。

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，但結構復雜。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中進行低溫條件下的試驗時，在這種裝置上是無法實現的。

本發明的目的是，針對上述不足之處進行改進，提出了一個無磨擦力干擾的材料拉－壓試驗裝置。該裝置能具有結構簡單、易于制造安裝，測試數據準確，并容易做到將試樣浸入其它溫度的介質中進行高、低溫試驗。

本發明的技術介決方案為圖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，并用一個膜片結構來保證橫向剛性。裝置中有兩根側柱〔2〕和一根中柱〔13〕。兩根側柱的上端與試驗機的活動橫梁相聯結；中柱的上端則與試驗機固定橫梁上的載荷傳感器相聯結，中柱的下端穿過活動橫梁上的孔而向下延伸。當試驗機活動橫梁上下運動時，中柱與側柱之間就有軸向的相對運動發生。下夾頭〔3〕通過底座〔1〕與側柱相連，上夾頭〔4〕則與中柱相連。滑塊〔10〕可沿側柱上下滑動，并可在任何適當位置上通過固定螺釘〔11〕，將其固緊在側柱上。膜片環組中的外環〔7〕由固定螺釘〔8〕固定在滑塊上，膜片環組中的內環〔9〕與上夾頭螺紋聯結，并有鎖緊螺母〔6〕鎖緊。為了便于理解，圖2表示了膜片環組的介體構造。膜片環由膜片〔14〕、外環〔7〕、內環〔9〕、間隔環〔15〕組成。把它們聯結在一起成為一個整體的膜片環。

本發明工作時，試樣〔5〕夾持在上、下夾頭之間，由于下夾頭通過底座與側柱牢固地聯結在一起：上夾頭則一方面與中柱相聯結，另一方面通過膜片環組與滑塊，側柱相聯，因此當試驗機活動橫梁向下（上）運動時，下夾頭將隨側柱而發生向下（上）的運動，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組及滑塊與側柱相聯，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生側彎。

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。直徑大而厚度薄的膜片將能允許較大的軸向相對運動和具有較小的運動阻力。本發明裝置中應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。實際上，試驗過程中，試樣的相對伸長量小于10％，因此當試樣標距長為10毫米時，上、下夾頭間位移量在1毫米以內，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值，可以忽略不計。如果測量精度要求很嚴格，則只要測出了膜片阻力特性曲線，就可以根據實際的軸向位移量，將膜片阻力從總載荷中扣除掉。

本發明在保證足夠的橫向剛性的條件下，完全避免了導柱與導套間磨擦力的干擾問題，從而提高了測試結果的準確性；整個整置結構簡單、易于制造安裝；同時由于保持了下懸式結構特點，易于進行高、低溫環境下的試驗。

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是膜片環組的介體圖。

圖3是膜片在軸向的彈性變形阻力特性曲線。