一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具制造技术

一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，属于材料力学性能测试技术领域。该夹具包括上夹具和下夹具。上夹具包含上连接体、第一球形连接盘、第二球形连接盘、上球形固定件以及配套螺栓螺母；下夹具包含第三球形连接盘、第四球形连接盘、下球形固定件以及配套螺栓螺母。上连接体内部设置十字形沟槽，实现第一和第二球形连接盘水平自由移动。球形固定件与球形连接盘之间形成球铰回转副，使球形固定件可以自由旋转。当该夹具工作时，以下夹具中心线为基准，上夹具中心线可能存在水平位置和角度差异，疲劳试验时，便可通过连接盘水平自由移动和球形固定件的自由旋转，自动调整位置，使试样始终处于对中状态，避免横向力或弯矩引起的测试偏差问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及材料力学性能测试设备开发领域，具体涉及一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具。

技术介绍

1、目前，材料力学试验机所用的常规疲劳试验夹具是通过液压压紧楔形块来保证试样夹持紧固的，然而其上下夹具的对中主要靠试验机的加工精度保证，不具备自动对中功能。对中度存在偏差会使试样受到附加弯矩，尤其对于小尺寸试样，附加弯矩会严重影响试验测量结果的精度。近年来，某些场合小尺寸试样的需求越来越多，例如高压氢环境相容性检测试验等。

2、在这些高压或者极端工况环境试验时，或由于内部空间限制，或由于试样需要进行一定时间浸润，多采用小尺寸试样，因此需要提高相应的轴向疲劳试验夹具精度，以便获得准确的测试结果。相关轴向疲劳试验夹具的设计需要考虑在疲劳试验时，夹具具有自动对中功能，避免试验时偏离中心线，造成数据不稳定。已有文献提出了一些具有对中功能的轴向疲劳试验夹具，例如公开号为cn2220067y和cn103712851b的专利文献所提供的夹具，两者均采用双圆弧的结构调整试样的对中性，但是由于两个圆弧的圆心不同心，若以其中一个圆弧为基准面围绕其圆心进行旋转，另一个圆弧会受到与之配合的圆弧结构限制产生干涉阻碍其旋转，无法在试验过程中实现对中功能。而且这两种夹具结构对于上、下夹具中心线存在的水平方向差异的情况，无法实现对中功能。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，提出一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具。

2、为解决技术问题，本技术采取的技术方案为：一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具包括上夹具和下夹具，上夹具包含上连接体、第一球形连接盘、第二球形连接盘、上球形固定件以及配套螺栓螺母，上连接体内部设置沟槽；第一球形连接盘上的凸起插入上连接体的沟槽；第一球形连接盘和第二球形连接盘上设置的两个半球形槽相对形成上球形空腔，上球形空腔用于放置上球形固定件，球面之间形成球铰回转副以实现自由旋转功能。

3、下夹具采用与上夹具相同的结构或者下夹具包含第三球形连接盘、第四球形连接盘、下球形固定件以及配套螺栓螺母，第三球形连接盘和第四球形连接盘上设置的两个半球形槽相对形成下球形空腔，下球形空腔用于放置下球形固定件，球面之间形成球铰回转副以实现自由旋转功能。

4、第二球形连接盘、第三球形连接盘上分别设有连接试样的通孔。

5、所述的上球形固定件与上球形空腔接触的两个弧面、下球形固定件与下球形空腔接触的两个弧面分别在同一个圆心上，但弧面可不完整，弧面的切削比例范围为0~70%，可通过竖直方向环切球形固定件实现，以减小与球形连接盘的接触面积从而减小摩擦力。

6、所述的上连接体设置十字形沟槽，上连接体与第一球形连接盘为间隙配合，能使第一球形连接盘有空间移动，通过大小柱销互相贯穿配合的结构与第一球形连接盘连接，实现第一球形连接盘和第二球形连接盘的水平移动。

7、所述的上连接体与第一球形连接盘也可通过双层结构连接方式实现，上连接体、中间连接体分别设置一字形沟槽，上连接体与中间连接体、中间连接体与第一球形连接盘为间隙配合并通过柱销结构连接，实现第一球形连接盘和第二球形连接盘的水平移动，从而实现整个夹具的左右、前后移动。

8、所述的疲劳试验夹具上待测试样和所有的螺栓部件上均设置锁紧部件，以保证力学测试结果的连续性。

9、具体的，锁紧部件包含通过斜度为1~5°的斜面贴合的第一锁紧件和第二锁紧件，第一锁紧件和第二锁紧件上设有用于调整锁紧部件位置的调节孔，以消除试验机施加拉力后螺纹配合之间产生的间隙。

10、本技术具备下述有益效果：当该夹具工作时，以下夹具中心线为基准，上夹具中心线可能存在水平位置和角度差异，疲劳试验时，便可通过连接盘水平自由移动和球形固定件的自由旋转，自动调整位置，使得试样在各种不对中的情况下中心线始终保持垂直，实现自动对中功能，方便安装拆卸试样，提高试验数据的准确性。在试验过程中螺栓结构只需承受拉伸载荷，配合锁紧部件消除试验机施加拉力后螺纹配合之间产生的间隙，可有效避免螺纹结构的松动，保证试验过程稳定有效进行。该夹具不仅适用于轴向疲劳试验，还适用于拉伸试验。

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【技术保护点】

1.一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，它包括上夹具和下夹具，上夹具包含上连接体、第一球形连接盘、第二球形连接盘、上球形固定件，其特征在于，上连接体上设置与第一球形连接盘连接的沟槽；第一球形连接盘和第二球形连接盘上设置的两个半球形槽相对形成上球形空腔，上球形空腔用于放置上球形固定件；

2.根据权利要求1所述的一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，其特征在于：所述的上球形固定件与上球形空腔接触的两个弧面、下球形固定件与下球形空腔接触的两个弧面分别在同一个圆心上，但弧面可不完整，弧面的切削比例范围为0~70%。

3.根据权利要求1所述的一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，其特征在于：所述的上连接体上设置十字形沟槽，上连接体与第一球形连接盘为间隙配合并通过大小柱销互相贯穿配合的结构与第一球形连接盘连接，实现第一球形连接盘和第二球形连接盘的水平移动。

4.根据权利要求1所述的一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，其特征在于：所述的上连接体与第一球形连接盘也可通过双层结构连接方式实现，上连接体与中间连接体分别设置一字形沟槽，上连接体与中间连接体、中间连接体与第一球形连接盘为间隙配合并通过柱销结构连接，实现第一球形连接盘和第二球形连接盘的水平移动。

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【技术特征摘要】

1.一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，它包括上夹具和下夹具，上夹具包含上连接体、第一球形连接盘、第二球形连接盘、上球形固定件，其特征在于，上连接体上设置与第一球形连接盘连接的沟槽；第一球形连接盘和第二球形连接盘上设置的两个半球形槽相对形成上球形空腔，上球形空腔用于放置上球形固定件；

2.根据权利要求1所述的一种材料力学试验机轴向疲劳试验夹具，其特征在于：所述的上球形固定件与上球形空腔接触的两个弧面、下球形固定件与下球形空腔接触的两个弧面分别在同一个圆心上，但弧面可不完整，弧面的切削比例范围为0~70%。

3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培启，刘岩，王洪波，宋薛思，韩冰，金鑫，胡大鹏，王泽武，范海贵，滕洋，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：