一种可变载荷比的双向拉伸实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，包括：支架；轨道式十字底座，固定在支架上；滑块，安装在轨道式十字底座的轨道上；快换式楔形块，固定在滑块上，并设有多种规格，可根据拉伸载荷比需求选取不同的快换式楔形块；滚轮，在下压过程中与快换式楔形块的斜面相接触；十字压头，与滚轮连接，用于滚轮下压；双向拉伸试样，放置在轨道式十字底座上，并通过试样定位销固定在滑块上；高速摄像机，对准双向拉伸试样，用于拍摄喷有散斑图案的试样表面。与现有技术相比，本发明专利技术具有适用范围广、测试准确度高等优点。

A biaxial tensile test device with variable load ratio

【技术实现步骤摘要】
一种可变载荷比的双向拉伸实验装置
本专利技术涉及一种材料拉伸性能实验装置，尤其是涉及一种可变载荷比的双向拉伸实验装置。
技术介绍
为准确预测板材在冲压过程中的成形问题，需知道材料在不同应力状态下的力学性能，传统的单轴材料试验机难以实现对材料在双向拉应力状态下力学性能的测试。目前双向拉伸实验主要利用液压式或机械式实验装置，但液压式实验装置结构复杂，造价较高。机械式双向拉伸实验装置可满足单向加载双向受拉的需求，造价低，结构可靠被广泛应用于双向拉伸实验。现有机械式双向拉伸实验装置顶部采用十字压头配合滚轮使用，根据速度的矢量合成与分解原理，压头下压过程中滚轮与楔形块斜面相抵，推动楔形块向外运动，同时楔形块带动夹具向外侧运动进而实现双向拉伸的测试要求，更换楔形块的角度可以实现不同载荷比的双向拉伸实验。但是，由于十字压头上的四个滚轮始终处于同一平面，更换楔形块时必须能够保证压头在下压时四个滚轮与四个楔形块斜面同时接触，否则将出现某一方向提前出现拉伸变形，另一方向还未出现变形的情况。另外，利用夹具对试样夹持的方式固定试样很难保证试样中心在压头加载方向上，同时现在材料的强度越来越高，部分高强钢在做拉伸实验时极易出现因夹持力不足而造成试样打滑的现象，从而影响材料力学性能测试结果的准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、测试准确度高的可变载荷比的双向拉伸实验装置，用于解决现有机械式双向拉伸装置在做不同比例拉伸实验时，楔形块更换繁琐、定位不准的问题；以及拉伸时试样打滑、四个方向受力不同步的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，包括：支架；轨道式十字底座，固定在支架上；滑块，安装在轨道式十字底座的轨道上；快换式楔形块，固定在滑块上，并设有多种规格，可根据拉伸载荷比需求选取不同的快换式楔形块；滚轮，在下压过程中与快换式楔形块的斜面相接触；十字压头，与滚轮连接，用于滚轮下压；双向拉伸试样，放置在轨道式十字底座上，并通过试样定位销固定在滑块上；高速摄像机，对准双向拉伸试样，用于拍摄喷有散斑图案的试样表面。优选地，所述的轨道式十字底座上设有滚柱，所述的滑块与滚柱滑动连接。优选地，所述的轨道式十字底座设有四个凹槽，每个凹槽内部设有用于滑块固定的T型键槽，所述滑块在T型键槽约束下沿凹槽内部滑动。优选地，所述的快换式楔形块的三角形区域两直角边设置为不同比例。优选地，每个所述的滑块上均采用三个试样定位销对双向拉伸试样进行固定。优选地，所述的装置还包括竖直挡板，所述的快换式楔形块通过T型键与竖直挡板连接后一并固定在滑块上。优选地，所述的装置还包括定位螺栓，用于推动竖直挡板和快换式楔形块在滑块中运动，并调节快换式楔形块与滚轮之间的距离。优选地，所述的快换式楔形块与所述的竖直挡板初始位置由所述定位螺栓旋入深度决定，利用所述定位螺栓将各快换式楔形块斜面调整至于所述滚轮恰好接触.优选地，所述的高速摄像机位于双向拉伸试样正下方且配有两个无影灯。优选地，所述的支架设置于所述轨道式十字底座的四个凹槽正下方。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：利用快换式楔形块三角形区域两直角边长度比的不同，在传统万能材料试验机上实现不同载荷比的双向拉伸实验，可实现载荷比有：1:1、1:4、1:2、1:3、2:3、3:4，同时快换式楔形块通过T型键的方式实现了快速更换与可靠定位；通过调节定位螺栓旋入的深度可以调节快换式楔形块与十字压头滚轮的距离，确保四个快换式楔形块与滚轮同时接触，试样四个方向始终同时受力；另外，试样的定位采用试样夹持端打孔与定位销钉配合的方式，确保试样中心处于十字压头的加载方向上，避免了因夹持力不足带来的试样打滑。本专利技术提供的实例还包括高速摄像机与无影灯，外接DIC处理装置可以采集整个测试过程中试样的变形情况，得到可靠的材料力学性能数据。附图说明图1为本专利技术可变载荷比的双向拉伸实验装置整体结构示意图；图2为本专利技术可变载荷比的双向拉伸实验装置结构半剖视图；图3为本专利技术可变载荷比的双向拉伸实验装置部分关键零件装配主视图；图4为图3的左视图；图5为图3的A-A向剖视图；图6为用于本专利技术的板材双向拉伸试样示意图。图中，符号表示：1-十字压头，2-滚轮，3-快换式楔形块，4-竖直挡板，5-滑块，6-定位螺栓，7-滚柱，8-轨道式十字底座，9-支架，10-试样定位销，11-双向拉伸试样，12-高速摄像机，13-无影灯。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供的不同载荷比的双向拉伸实验装置可在普通压力机上进行实验，用于金属或非金属材料的双向拉伸测试，在拉伸过程中可以通过更换快换式楔形块改变拉伸载荷比，同时维持各个方向拉伸速度不变。如图1所示，可变载荷比的双向拉伸实验装置包括十字压头1、滚轮2、快换式楔形块3、竖直挡板4、滑块5、定位螺栓6、滚柱7、轨道式十字底座8、支架9、试样定位销10、双向拉伸试样11、高速摄像机12。通过试样定位销10将试样固定在滑块5上，借助试样自身尺寸对滑块5实施精确定位也保证了试样中心在十字压头1的加载方向上，同时试样定位销10可以避免试样在拉伸时因夹持力不足而打滑；调整高速摄像机12的角度和距离，使其可清晰有效地拍摄喷有散斑图案的试样表面。滑块5通过轨道式十字底座8所带T型槽固定在轨道上，沿轨道在滚柱7上滑动。根据拉伸载荷比需求选取不同的快换式楔形块3，通过T型键将其与竖直挡板4连接，通过T型键配合将竖直挡板4和楔形块3固定在滑块5上，竖直挡板4和楔形块3可沿T型键轨道方向在滑块5上滑动，见图3-5。根据运动的矢量合成与分解，实现不同载荷比的双拉实验仅需更换不同斜度的楔形块即可，如图5所示，加工a/b为1:1、1:4、1:2、1:3、2:3、3:4的快换式楔形块，其中a为高，b为长，实验室根据载荷比需求更换楔形块。适当下压十字压头1，直至某一对滚轮2与快换式楔形块3的斜面相接触，通过调节定位螺栓6的旋入深度调节楔形块3斜面与另一对滚轮2的距离，直至接触，如此可保证试样两个方向同时受力。试样变形过程中，利用高速摄像机12配合无影灯13的对喷有散斑图案的双拉试样进行拍照，外接DIC处理设备可消除试样反光带来的误差得到准确的变形信息。本专利技术的主要创新点还包括：1、本专利技术轨道式十字底座设有滚柱，滑块在滚柱上滑动时所受摩擦力为滚动摩擦，大大降低了实验过程中摩擦力的影响，现有技术中一般滑块运动时所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，其特征在于，包括：/n支架(9)；/n轨道式十字底座(8)，固定在支架(9)上；/n滑块(5)，安装在轨道式十字底座(8)的轨道上；/n快换式楔形块(3)，固定在滑块(5)上，并设有多种规格，可根据拉伸载荷比需求选取不同的快换式楔形块；/n滚轮(2)，在下压过程中与快换式楔形块(3)的斜面相接触；/n十字压头(1)，与滚轮(2)连接，用于滚轮(2)下压；/n双向拉伸试样(11)，放置在轨道式十字底座(8)上，并通过试样定位销(10)固定在滑块(5)上；/n高速摄像机(12)，对准双向拉伸试样(11)，用于拍摄喷有散斑图案的试样表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，其特征在于，包括：
支架(9)；
轨道式十字底座(8)，固定在支架(9)上；
滑块(5)，安装在轨道式十字底座(8)的轨道上；
快换式楔形块(3)，固定在滑块(5)上，并设有多种规格，可根据拉伸载荷比需求选取不同的快换式楔形块；
滚轮(2)，在下压过程中与快换式楔形块(3)的斜面相接触；
十字压头(1)，与滚轮(2)连接，用于滚轮(2)下压；
双向拉伸试样(11)，放置在轨道式十字底座(8)上，并通过试样定位销(10)固定在滑块(5)上；
高速摄像机(12)，对准双向拉伸试样(11)，用于拍摄喷有散斑图案的试样表面。


2.根据权利要求1所述的一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，其特征在于，所述的轨道式十字底座(8)上设有滚柱(7)，所述的滑块(5)与滚柱(7)滑动连接。


3.根据权利要求1所述的一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，其特征在于，所述的轨道式十字底座(8)设有四个凹槽，每个凹槽内部设有用于滑块(5)固定的T型键槽，所述滑块(5)在T型键槽约束下沿凹槽内部滑动。


4.根据权利要求1所述的一种可变载荷比的双向拉伸实验装置，其特征在于，所述的快换式楔形块(3)的三角形区域两直角边设置为不同比例。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐帅，章海明，陈飞，李倩，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31