一种夹具及疲劳试验设备制造技术

本发明专利技术提供一种夹具及疲劳试验设备，涉及力学性能测试设备领域。该夹具主要包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂。第一夹臂和第二夹臂分别用于夹持被测材料长度方向上的两端。第一夹臂的材质和第二夹臂的材质均为弹簧钢。使用弹簧钢夹持被测材料，只要被测材料的直径在夹具可夹持的范围内，即可保持夹持的稳固性，就能获得较传统拉伸测试更精确的测试结果，尤其能显著提高柔性材料拉伸疲劳测试的精确性。一种疲劳试验设备，包括夹具。本夹具是国家自然科学基金研究项目(编号51179124)技术成果的一部分，对天津大学博士学位论文《合成纤维系缆的复杂力学性能及其对绷紧式系泊系统动力响应的影响》的顺利完成也起到了一定的帮助作用。

A Kind of Fixture and Fatigue Test Equipment

The invention provides a fixture and a fatigue test equipment, which relates to the field of mechanical property test equipment. The fixture mainly includes the first and second clamping arms with relative intervals. The first clamping arm and the second clamping arm are respectively used to clamp the two ends of the measured material in the length direction. The material of the first arm and the second arm are spring steel. Using spring steel to clamp the tested material, as long as the diameter of the tested material is within the clamping range of the clamp, the clamping stability can be maintained, and more accurate test results can be obtained than the traditional tensile test, especially the accuracy of the tensile fatigue test of flexible materials can be significantly improved. A fatigue test device includes a fixture. This fixture is a part of the technical achievement of the National Natural Science Foundation Research Project (No. 51179124). It also plays a certain role in the successful completion of the doctoral dissertation \The Complex Mechanical Properties of Synthetic Fiber Mooring Cables and Their Impact on the Dynamic Response of Tension Mooring System\ of Tianjin University.

【技术实现步骤摘要】
一种夹具及疲劳试验设备
本专利技术涉及力学性能测试设备领域，具体而言，涉及一种夹具及疲劳试验设备。
技术介绍
拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。而拉伸疲劳试验则需要通过上万次的反复拉伸运动，以检测材料的相关性能。尤其在缆绳这类柔性材料的疲劳试验中，随着拉伸次数的增加，拉伸位移测量的精度逐步下降，最终严重影响疲劳试验的测试结果，使得目前的缆绳拉伸疲劳试验测得的关于缆绳的力学性能数据在很多情况下仍然不够精确。本专利技术发端于国家自然科学基金研究海洋工程问题的项目。目前，海洋资源的开发利用在我国得到空前的重视，缆绳则是海洋工程必不可少的工具之一，常用于将各种工作平台系泊在海洋内。在这一过程中，缆绳将承受数万次海浪冲击所导致的拉力，因此提高缆绳疲劳试验研究的精确性就显得尤为重要了。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种夹具，其能够提高材料拉伸测试结果的精确度，尤其是柔性材料。本专利技术的另一目的在于提供一种疲劳试验设备，其能够提高疲劳测试数据的精确度。本专利技术的实施例是这样实现的：一种夹具，用于夹持被测试材料。其主要包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂。第一夹臂和第二夹臂分别用于夹持被测试材料长度方向上的两端。第一夹臂的材质和第二夹臂的材质均为弹簧钢。在本专利技术的一些实施例中，第一夹臂和第二夹臂在沿被测试材料拉伸方向上的自身变形比被测试材料的拉伸变形至少小两个数量级。若两个夹臂的变形不在要求的精度范围内，则两个夹臂的变形可能会对被测试材料的试验精度造成不利影响。第一夹臂和第二夹臂的变形比被测试材料的拉伸变形至少小两个数量级，例如被测试材料的拉伸变形为1mm，则第一夹臂和第二夹臂的变形均至多为0.01mm。在本专利技术的一些实施例中，第一夹臂包括第一夹片和第二夹片。第一夹片和第二夹片被配置为共同对被测试材料进行夹持。第一夹片和第二夹片通过第一螺栓相连以调整被测试材料的夹紧程度。第一夹片和第二夹片均为弹簧钢，借助第一螺栓对第一夹片和第二夹片之间的夹持空间进行宽度调整，使第一夹片和第二夹片能够夹紧被测试材料。具体可以以第一螺栓无法更进一步拧紧判断是否夹紧被测试材料。第一螺栓的数量可以是3个，3个螺栓均可以借助扭矩扳手进行拧紧，以保证被测试材料在被夹持部位的夹紧压力的大小在合理的范围内，而且可以保证夹紧压力的均匀性。第二夹臂包括第三夹片和第四夹片。第三夹片和第四夹片被配置为共同对被测试材料进行夹持。第三夹片和第四夹片通过第二螺栓相连以调整被测试材料的夹紧程度。第三夹片和第四夹片均为弹簧钢，借助第二螺栓对第三夹片和第四夹片之间的夹持空间进行宽度调整，使第三夹片和第四夹片能够夹紧被测试材料。具体可以借助扭矩扳手施加足够的压力对螺栓进行拧紧，且不会出现压力过大的情况，使被测试材料受到的夹紧压力更加均匀。在本专利技术的一些实施例中，第一夹片设置有第一弯曲部，第二夹片设置有第二弯曲部。第一弯曲部和第二弯曲部相对设置并共同限定形成第一导线通道。第三夹片设置有第三弯曲部，第四夹片设置有第四弯曲部。第三弯曲部和第四弯曲部相对设置并共同限定形成第二导线通道。第一导线通道和第二导线通道主要用于供拉线传感器上的拉线通过，以提高位移测量的精确度。在本专利技术的一些实施例中，第一夹臂和第二夹臂均用于夹持直径为1-16mm的被测试材料。两个夹臂的夹持空间可以是可调的，以适用于测量多种不同尺寸的被测试材料，提高测试效率，当然夹持空间也可以是固定的。但夹持空间可调的范围也不易过大，可调范围过大容易导致稳定夹持的可控性降低。可以将两个夹臂的夹持范围一次性设计为可以在1-16mm的范围内进行夹持调节，当然，在其他实施例中，若是使用需要，还可以利用改变夹臂设计的方法，来夹持直径更大(≥16mm)的缆绳。但为了夹持更加稳定，可以设计两套夹臂，由两套夹臂共同达到夹持可调范围为1-16mm。其中一套夹臂的夹持范围为1-8mm(一般用于夹持直径为1-6mm的材料)，另一套夹臂的夹持范围为7-16mm(一般用于夹持直径为8-12mm的材料)。可以根据被测试材料的直径适当选择两套夹臂中的一套使用。需要说明的是，上述中的一套夹臂中包括了两个夹臂。采用两套不同的夹臂，既达到了充分利用材料性能(弹簧钢的弹性范围有一定的限制)且节省材料的目的，又达到了多种不同直径(1-16mm)的缆绳都能利用这两套夹具来夹持紧固并满足精度要求的目的。在本专利技术的一些实施例中，第一夹片靠近被测试材料的一侧、第二夹片靠近被测试材料的一侧、第三夹片靠近被测试材料的一侧和第四夹片靠近被测试材料的一侧的表面均保持Ra≥12.5的粗糙度(光洁度小于或等于3.2)。专利技术人发现，柔性材料容易在拉伸过程中出现夹持不稳定的其中一个重要的原因就是因为柔性材料与夹具之间的摩擦力不够，为了克服这一缺陷，可以增加四个夹片内壁(直接与被测试材料接触的一侧)的粗糙度，四个夹片内壁越粗糙，柔性材料的夹持越稳定。可以采用对四个夹片内壁进行喷砂处理的方式增加内壁的粗糙度。当然，粗糙度也不宜过大，粗糙度过大容易造成材料的损伤。在本专利技术的一些实施例中，第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片在与被测试材料的轴线垂直的方向上均设置有0.6-1.0mm的倒角。具体可以是在夹紧被测试材料接触面的两个外边上，在与测试材料轴线垂直的方向上设置倒角。当被测试材料贯穿四个夹片限定的两个夹持空间时，两个夹持空间边缘的边角处若较为尖锐，则容易在拉伸过程中对被测试材料造成割损，导致测试结果不准确甚至是测试失败。因此在被测试材料的轴线方向上有边角的位置，均可以设置倒角。在本专利技术的一些实施例中，夹具还包括第一支杆和第二支杆。第一支杆与第一夹臂相连以提高第一夹臂沿被测试材料拉伸方向的刚度。第二支杆与第二夹臂相连以提高第二夹臂沿被测试材料拉伸方向的刚度。在本专利技术的一些实施例中，第一支杆远离第一夹臂的一侧还设置有滑轮定位杆。第二支杆远离第二夹臂的一侧还设置有用于固定拉线端头的拉线固定杆。一种疲劳试验设备，包括上述任意一种夹具。疲劳试验设备的其他结构与常见的疲劳试验机基本相同，例如还包括拉线位移传感器、第一滑块、第二滑块、第一滑杆和第二滑杆。第一滑块和第二滑块均与第一滑杆、第二滑杆滑动连接。拉线位移传感器安装于第一滑块或第二滑块。主要是将拉线位移传感器安装于第一滑块和第二滑块之中的一个的顶面上。本专利技术实施例至少具有如下优点或有益效果：本专利技术实施例提供一种夹具，其主要用于夹持被测试材料，尤其适用于在柔性材料(如缆绳)的拉伸测试中对柔性材料进行夹持，可以相较于传统的拉伸测试提高柔性材料拉伸测试的精确性，从而在科研和材料的应用中都起到更加积极的推动作用。该夹具主要包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂。第一夹臂和第二夹臂分别用于夹持被测试材料上指定长度的两端。第一夹臂的材质和第二夹臂的材质均为弹簧钢。弹簧钢是指专门用于制造弹簧和弹性元件的钢。钢的弹性取决于其弹性变形的能力，即在规定的范围之内，弹性变形的能力使其承受一定的载荷，在载荷去除之后不出现塑性变形。弹簧钢具有优良的综合性能，如力学性能(特别是弹性极限、强度极限、屈强比)、抗弹减性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹具，用于夹持被测试材料，其特征在于，包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂，所述第一夹臂和所述第二夹臂分别用于夹持所述被测试材料长度方向上的两端，所述第一夹臂的材质和所述第二夹臂的材质均为弹簧钢。

【技术特征摘要】
1.一种夹具，用于夹持被测试材料，其特征在于，包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂，所述第一夹臂和所述第二夹臂分别用于夹持所述被测试材料长度方向上的两端，所述第一夹臂的材质和所述第二夹臂的材质均为弹簧钢。2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第一夹臂和所述第二夹臂在试验中沿所述被测试材料拉伸方向上夹臂自身的变形比所述被测试材料的拉伸变形至少小两个数量级。3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第一夹臂包括第一夹片和第二夹片，所述第一夹片和所述第二夹片被配置为共同对所述被测试材料进行夹持，所述第一夹片和所述第二夹片通过第一螺栓相连以调整所述被测试材料的夹紧程度；所述第二夹臂包括第三夹片和第四夹片，所述第三夹片和所述第四夹片被配置为共同对所述被测试材料进行夹持，所述第三夹片和所述第四夹片通过第二螺栓相连以调整所述被测试材料的夹紧程度。4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述第一夹片设置有第一弯曲部，所述第二夹片设置有第二弯曲部，所述第一弯曲部和所述第二弯曲部相对设置并共同限定形成第一导线通道；所述第三夹片设置有第三弯曲部，所述第四夹片设置有第四弯曲部，所述第三弯曲部和所述第四弯曲部相...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛柏儒，
申请(专利权)人：盛柏儒，
类型：发明
国别省市：北京,11