【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医药力学试验，涉及一种中空管状试样工装夹具及试验方法。
技术介绍
1、中空结构、多孔结构在医疗植入物领域具有广泛的应用，目前进入临床研究和市场的骨植入物一般都具有中空、多孔结构，这种中空、多孔结构为骨组织长入假体内部提供了空间，并且能够有效避免假体产生的应力屏蔽效应。现有的研究表明，可调式中空人工椎体稳定、椎间高度恢复良好，适用于脊柱椎节广泛切除的病例。
2、试验测试是验证、考核中空/多孔结构应用安全性、可靠性的重要环节。力学试验通常采用标准试样或结构特征模拟件获得材料的力学性能并进行优化改进，这些标准试样或结构特征模拟件通常为实心结构，无法模拟具有中空特征的真实结构，如中空人工椎体、中空骨植入物等，cn117420012a公开了一种神经套管拉伸试验工装及试验方法，通过外管件和内塞件包裹夹持神经套管，其外管件和内塞件之间设置有避空间隙，在外部夹持力的作用下，使神经套管被完全抱紧，神经套管的内外壁分别与外管件内壁和内塞件外壁紧紧贴合。但这种内塞件支撑方式属于被动支撑，即内塞件与神经套管之间存在一定间隙，内塞件仅起到防止神经套管压缩变形过大的作用；对于一些脆性中空试件，内塞件与神经套管之间的间隙/变形量足以导致试件发生压缩破坏。
3、中空结构难以采用试验机直接夹持的加载方案，极易导致中空结构件的压溃破坏。中空结构在服役工作时承受扭转或拉扭复合载荷，开发适用于中空结构的工装夹具和夹持加载方案，对中空结构的力学性能研究、优化设计和工程应用具有重要意义。
技术实现思路<
1、针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种中空管状试样工装夹具及试验方法，该工装夹具安装在中空管状试样的夹持段管内，通过拧紧防压溃膨胀螺栓，能够对中空管状试样起到支撑作用，有效防止中空管状试样夹持段被压溃，使得中空管状试样的夹持段与实心试样相同，能够承受试验机的夹持载荷而不被压溃。
2、本专利技术通过如下技术方案实现。
3、一种中空管状试样工装夹具，包括防压溃膨胀螺栓和试验机夹头；
4、所述防压溃膨胀螺栓包括螺母、套管、螺栓，所述螺栓一端为等直径设计并设有与螺母配合的螺纹，螺栓另一端为锥形光面设计；所述套管外部为与中空管状试样的内部轮廓对应的形状，使得防压溃膨胀螺栓能够应用于各类中空截面特征的中空管状试样，套管内部为锥形光面设计，套管内部锥面的锥形角与螺栓锥面的锥形角相同，套管周向设有数个开缝；螺栓套入套管内，螺纹穿出套管与螺母配合，螺母与螺栓在拧紧的过程中，套管周向的数个开缝使得套管能够较为容易地沿径向膨胀变形；
5、中空管状试样的两端内部安装防压溃膨胀螺栓，通过试验机夹头对安装了防压溃膨胀螺栓的中空管状试样进行夹持加载。
6、进一步，所述防压溃膨胀螺栓还包括垫圈，垫圈套设在螺纹上，位于螺母与套管之间。
7、进一步，所述垫圈包括弹簧垫圈、平垫圈。
8、进一步，所述螺母、弹簧垫圈、平垫圈、螺栓采用金属材料制成，以增加防压溃膨胀螺栓的强度，对中空管状试样提供足够的支撑力。
9、进一步，所述套管采用中等硬度、中等强度材料制成，使得套管能够较为容易地发生径向膨胀变形，并且在支撑中空管状试样时能够较好地贴合中空管状试样内部，产生较为均匀的支撑力。
10、进一步，所述套管采用塑料、橡胶材料制成。
11、进一步，所述螺栓设计成实心或中空结构，对于无需内部通气的中空管状试样，可采用实心的螺栓；对于有内部通气加压/减压需求的中空管状试样，例如空心气冷叶片的中空管状试样，可采用空心的螺栓，在试验过程中通过空心的螺栓对试样内部通气。
12、进一步，所述螺栓设有螺纹一端的端部，设计成外六角形，方便螺母预紧操作。
13、进一步，中空管状试样内部截面为圆形，套管外部为与中空管状试样内部截面对应的等直径设计。
14、一种如上所述中空管状试样工装夹具的试验方法，包括如下步骤：
15、步骤1：将防压溃膨胀螺栓放入中空管状试样一端的夹持段内部，通过旋紧螺母施加一定的预紧力，使得防压溃膨胀螺栓有效支撑中空管状试样；对中空管状试样另一端的夹持段，进行相同的操作；
16、步骤2：将步骤1得到的安装了防压溃膨胀螺栓的中空管状试样，通过试验机夹头对中空管状试样两端的夹持段进行夹持固定；
17、步骤3：根据试验目的设置试验加载方案，对中空管状试样开展力学试验。力学试验包括拉伸、扭转、拉扭。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点是：
19、该工装夹具安装在中空管状试样的夹持段管内，通过拧紧防压溃膨胀螺栓，能够对中空管状试样起到支撑作用，有效防止中空管状试样夹持段被压溃，使得中空管状试样的夹持段与实心试样相同，能够承受试验机的夹持载荷而不被压溃；
20、套管和螺栓的接触面为锥面设计，拧紧防压溃膨胀螺栓后，能够保证较长尺寸的套管发生膨胀，有效均匀支撑中空管状试样的夹持段，使得中空管状试样能够被试验机夹持加载并开展拉伸、扭转、拉扭等试验；
21、通过采用空心螺栓，可以实现对中空管状试样内部通气加压/减压，开展有内部通气需求的中空管状试样试验研究；
22、通过对套管外部轮廓进行设计，可以应用于各类中空截面特征的管状试样；
23、该试验方法采用内部支撑、外部夹持的方案，能够有效保证中空管状试样夹持部位受力均匀，防止夹持部位出现应力集中，有效提高试验的成功率；
24、高强度的螺栓、螺母、垫片配合中等硬度、中等强度的套管，不仅能够提供足够的支撑力，还能使套管较容易变形，紧紧贴合中空管状试样，产生较为均匀的支撑力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种中空管状试样工装夹具，其特征在于，包括防压溃膨胀螺栓（1）和试验机夹头（2）；
2.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述防压溃膨胀螺栓（1）还包括垫圈，垫圈套设在螺纹（106）上，位于螺母（101）与套管（104）之间。
3.根据权利要求2所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述垫圈包括弹簧垫圈（102）、平垫圈（103）。
4.根据权利要求3所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述螺母（101）、弹簧垫圈（102）、平垫圈（103）、螺栓（105）采用金属材料制成。
5.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述套管（104）采用中等硬度、中等强度材料制成。
6.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述套管（104）采用塑料、橡胶材料制成。
7.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述螺栓（105）设计成实心或中空结构。
8.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述螺栓（105）设有螺纹（
9.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，中空管状试样（3）内部截面为圆形，套管（104）外部为与中空管状试样（3）内部截面对应的等直径设计。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的中空管状试样工装夹具的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种中空管状试样工装夹具，其特征在于，包括防压溃膨胀螺栓（1）和试验机夹头（2）；
2.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述防压溃膨胀螺栓（1）还包括垫圈，垫圈套设在螺纹（106）上，位于螺母（101）与套管（104）之间。
3.根据权利要求2所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述垫圈包括弹簧垫圈（102）、平垫圈（103）。
4.根据权利要求3所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述螺母（101）、弹簧垫圈（102）、平垫圈（103）、螺栓（105）采用金属材料制成。
5.根据权利要求1所述的中空管状试样工装夹具，其特征在于，所述套管（104）采用中等硬度、中等强度材料制成。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：腾雪峰，胡晓安，隋天校，杨秦政，刘小冲，曾琦，李龙彪，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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