本发明专利技术涉及一种超弹性材料力学特性测试装置及测试方法，该装置的主要构件是试件端部的加强件（4）和试件夹具，加强件（4）的横截面为梯形，夹具的夹持口为倾斜面，将试件端部粘贴加强件（4），置入夹具中，利用夹具的倾斜面卡紧加强件（4）的倾斜面进行固定，拉紧过程中实现自锁，不会出现局部变形。该装置适用于超弹性材料的单轴拉伸、等双轴拉伸、平面拉伸（纯剪切）等多种应力应变测试。应力数据通过电子万能测试机的数据采集系统获取，应变数据通过CCD图像采集装置获取。通过该技术方案，试件在拉伸过程中，实现拉力越大夹紧力越大，使试件受力均匀，能够得到更准确的测试数据，据此得到的超弹性材料力学性能参数更可靠。
【技术实现步骤摘要】
I.本专利技术涉及超弾性材料、特别是橡胶的力学性能测试装置的夹具、具有夹具的超弾性材料力学性能测试装置以及测试方法。
技术介绍
2.超弾性材料多用于减振降噪领域，目前有限元方法已成为此类产品设计开发的重要手段。超弾性材料參数的准确性对于有限元法预测产品静态特性具有决定性的作用。为准确表征超弹性材料性能，必须对超弾性材料进行单轴拉伸、等双轴拉伸和平面拉伸等基础实验。3.目前对于超弾性材料的复杂应カ状态的测试，使用的夹具与试件是通过螺栓紧固的。由于螺栓的紧固カ不均匀，造成试件在测试初始状态产生严重的局部变形，严重时会产生试件局部开裂滑脱，试件受力不在同一平面内，很难得到“纯”的单轴拉伸、等双轴拉伸或纯剪切的应カ应变状态，严重影响测试结果的准确性。4.试件在拉伸时，只有试件中心较小区域内实现均匀拉伸，其他区域拉伸不均匀，而以往测试采集较大范围的应变数据，得到的测试结果精度不高。
技术实现思路
5.为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供ー种夹具、ー种包括该夹具的力学性能测试装置以及相应的测试方法，从而有效地提高超弾性材料力学特性參数的识别精度，同时还可以实现快速的装夹、固定以及更换试样，在拉紧过程中实现自锁，并且防止试件产生严重的局部变形或开裂滑脱。6.在夹具方面本专利技术提出了ー种用于超弹性材料力学性能测试装置的夹具。该夹具用于将待测试件夹紧并保持在所述测试装置中，所述夹具包括用于保持所述待测试件并且用于与测试装置连接的夹持装置。其中，7.所述夹持装置具有两个用于夹持试件的夹爪和一用干与测试装置的机械加载部分相连接的连接头，所述两个夹爪一起形成一夹持ロ ；8.所述夹具还包括用于对试件进行加强的加强件，该加强件与试件相接触并且能被紧固地保持在所述夹持装置中。9.上述夹具通过夹爪与加强件的设计能够实现快速地拆装并且通过对试件的加强确保了试件在实验过程中的均匀变形，从而提高了实验精度。10.根据本专利技术的一种实施方案，所述加强件与所述试件相粘接或熔接。通过这种连接手段，可以在实现有效的紧固连接的同时防止由于连接影响试件中的应カ分布。11.根据本专利技术的一种实施方案，所述夹持装置的两个夹爪是一体形成的，从而构成一凹字形的一体构件。这种构造方案确保了夹爪的強度。根据本专利技术的一种实施方案，所述夹持装置的两个夹爪的端部——即与加强件相接触的端部——的内侧各自具有一斜面，这两个斜面使得由这两个夹爪形成的夹持ロ的开ロ尺寸朝向夹爪的端部逐渐减小。通过所述斜面，在安装试件时能从侧面将已连接有试件的加强件插入夹持装置的夹爪之间，再通过夹爪的斜面与加强件的倾斜表面的接触而将加强件连同试件保持在夹持装置中。由于斜面与倾斜表面之间的摩擦而将试件紧固地保持在所述夹持装置中。由此，通过简单的安装实现了试件的自锁。12.根据本专利技术的一种实施方案，所述夹持装置不与所述待测试件直接接触。该方案有利于使试件产生均匀的应变。13.根据本专利技术的一种实施方案，所述加强件的与所述试件相接触的表面被加工出不是平面的表面结构，以提高在二者之间的连接強度。例如，所述加强件与所述试件相接触的表面上被加工出多个凹槽，所述凹槽与加强件轴线的夹角不超过30 ° ;和/或所述加强件与所述试件相接触的表面上被加工出多个凹孔。 14.根据本专利技术的一种实施方案，所述加强件的与所述夹持装置相接触的表面被加工出不是平面的表面结构，以增强加强件与夹持装置间的摩擦力。例如，所述加强件与所述试件相接触的表面上被加工出多个凹槽，所述凹槽与加强件轴线的夹角不超过30 ° ;和/或所述加强件与所述试件相接触的表面上被加工出多个凹孔。15.根据本专利技术的一种实施方案，所述加强件构造成具有梯形横截面的棒件。优选地，所述棒件具有ー倾斜表面，该倾斜表面与夹持装置的夹爪的倾面相匹配。这样的加强件易于制造并且具有一定的強度。16.本专利技术还涉及ー种包含根据本专利技术的夹具的超弾性材料力学性能测试装置。17.另外，本专利技术还涉及ー种用于对超弹性材料、特别是橡胶进行力学性能试验的方法，包括以下步骤18. a.清洗试件与加强件，以保证粘贴强度；19. b.在试件中心区域设置基准标记；20. c.将试件的装夹区连接、特别是粘贴加强件；将加强件置入夹具的夹持口中，然后将夹具固定在试验机上；21. d.将CXD图像采集设备对准试件上的基准标记；22. e.根据试验要求设置试件的加载方式，并设置CXD图像采集装置的自动捕捉时间；23. f.拉伸试件并记录应力，同时采集CXD图像，特别是仅采集试件的中央測量区内的图像，同时记录时间，通过时间对应关系得到应カ应变曲线数据。24.由于该方法中仅对中央測量区内进行测量，所以能够得到更加均匀的变形，因而能够提闻测量精度。25.中央測量区域应选择尽量小以保证变形均匀，但同时应选择得足够大以保证可測量性。根据该方法的一种实施方案，所述中央測量区是面积为5 50_2居中的、试件区域。例如，所述中央测量区是面积为10mm2、20 mm2或15 mm2。26.为便于应变分析，所述中央測量区应具有规则形状，例如是矩形或圆形的。27.根据该方法的一种实施方案，所述中央測量区是长度和宽度均为3飞mm矩形区域或者是半径为3飞mm的圆形区域。28.本专利技术采用上述技术方案，可以更有效地完成超弾性材料的单轴拉伸、等双轴拉伸和平面拉伸测试，并得到更准确的超弾性材料力学性能测试数据，据此得到的超弾性材料力学性能參数更可靠，同时能够简化试样装夹固定和更换操作程序，具有操作简单、方便等优点。附图说明图I是本专利技术的超弾性力学性能测试装置的示意图。图2是本专利技术的夹具的示意图。图3是夹持装置的示意图。 图4是试件加强件的示意图。图5是单轴拉伸测试试样的示意图。图6是等双轴拉伸测试试样的示意图。图7是平面拉伸测试试样的示意图。具体实施例方式本专利技术所涉及的超弾性力学性能测试装置用于对薄壁测试试件进行力学性能测试，如单轴拉伸、等双轴拉伸和平面拉伸测试等。该测试装置例如是已知的电子万能材料试验机，如图I所示。这种试验机采用全数字化控制，配备载荷传感器、光电位移编码器等传感器对カ和变形进行检测，机械加载部分采用直流伺服控制系统控制预应カ滚珠丝杠带动横梁移动，是电子技术与机械传动相结合的试验机。由于采用了传感技木、自动化检测和微机控制等先进的测控技术，它不仅可以完成拉伸、压缩、弯曲、剪切等常规实验，还能进行材料的断裂性能研究以及完成载荷或变形循环、恒加载速率、恒变形速率、蠕变松弛和应变疲劳等一系列静、动态力学性能实验。控制信号可以是正弦波、三角波、方波等，也可以输入真实的随机波，能方便地对小型构件施加真实随机载荷，配用电子计算机也可以进行程序控制和数据处理，此外，还可进行恒载荷、恒变形、恒位移的自动控制。这种试验机主要由机械加载、控制系统、测量显示组成。机械加载部分为试验机主机，它由活动横梁、滚珠丝杠、齿轮箱以及电动机组成。在测试系统通电后，微机按实验前设定的数值发出横梁移动指令，该指令通过伺服控制系统控制主机内部的伺服电机转动，经过皮带、齿轮等減速机构后驱动左右丝杠转动，由活动横梁内与之啮合的螺母带动横梁上升或下降。装上试样后，试验机可通过载荷、应变、位移传感器获得相应的信号，该信号放大后通过A/D进行数据采集和转换，并将数据传递给微机。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于超弹性材料力学性能测试装置的夹具，该夹具用于将待测试件夹紧并保持在所述测试装置中，所述夹具包括用于保持所述待测试件并且用于与测试装置连接的夹持装置（2），其特征在于，所述夹持装置（2）具有两个用于夹持试件的夹爪和一用于与测试装置的机械加载部分相连接的连接头（6），所述两个夹爪一起形成一夹持口；所述夹具还包括用于对试件进行加强的加强件（4），该加强件（4）与试件相接触并且能被紧固地保持在所述夹持装置（2）中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵永玲，侯之超，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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