一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及其测量方法，包括压头、位移计和压头连接装置，所述压头连接装置的第一端开设有用于安装压头的孔腔，所述孔腔的中心轴线与压头连接装置的中心轴线相重合，位移计与压头相平行，位移计通过位移计连接装置与压头连接装置固定连接，位移计端头与压头的端头相平齐，用于测量压头的压痕作用深度。该装置及其测量方法具备结构简单、压痕深度测量准确度高、压痕深度测量结果受试验设备与工装变形，及位移计装夹垂直度影响小的优点。通过该装置可精确测量压痕深度，从而提高通过压痕作用信息计算被测材料力学性能的精度。息计算被测材料力学性能的精度。息计算被测材料力学性能的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及使用方法


[0001]本专利技术属于金属及非金属材料的力学性能测试
，具体涉及一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及使用方法。

技术介绍

[0002]对在役材料进行无损力学性能测试是评估其服役状态和可靠性的关键。微压痕技术是近年来发展的一种无损检测力学性能的技术。通过电机驱动球形压头，垂直压入被测材料表面，在同一作用点上进行多次加载、部分卸载的循环过程，通过测量压痕深度与载荷，获得整个微压痕试验过程的载荷
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压痕深度曲线，并将曲线转化为材料的真应力－真塑性应变曲线，建立材料的力学本构关系模型，再和材料的力学性能如抗拉强度、屈服强度、压痕变形能量、应变硬化指数和强度系数等关联。相较于硬度试验，微压痕技术能够得到更多的力学性能参量，且准确度高，也具有无损、快速的特点，特别适合于对在役材料的力学性能进行现场检测。
[0003]在微压痕试验中，压痕深度测量精度直接决定了被测材料力学性能的计算精度，如何能够准确测量压痕深度是微压痕试验的关键之一。目前现有的压痕深度测量方法有：1通过压头驱动机构的横梁位移获得作用深度。这种方法不需要额外的测量装置，但是将试验过程中整个设备的变形都计算在压痕深度内，即使进行设备的刚度修正，也会与真实作用深度产生较大误差。2测量试验后被测材料的压痕尺寸，结合压头的几何关系计算作用深度。这种方法是一种间接测量方法，效率低，且由于卸载时弹性回弹作用，压痕深度测量误差较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及其测量方法，该装置及使用方法具备结构简单、压痕深度测量准确度高、压痕深度测量结果受试验设备与工装变形，及位移计装夹垂直度影响小的优点。通过该装置可精确测量压痕深度，从而提高通过压痕作用信息计算被测材料力学性能的精度。
[0005]本专利技术的目的之一采用如下技术方案：一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，包括压头、位移计和压头连接装置，所述压头连接装置的第一端开设有用于安装压头的孔腔，所述孔腔的中心轴线与压头连接装置的中心轴线相重合，位移计与压头相平行，位移计通过位移计连接装置与压头连接装置固定连接，位移计端头与压头的端头相平齐，用于测量压头的压痕作用深度。
[0006]作为优选方案，所述位移计设置有两个，并对称设置在压头连接装置的两侧。
[0007]作为优选方案，所述位移计连接装置设置有两个，在压头连接装置外柱面上对应压头尾部位置形成有外环形槽，两个位移连接装置的相对一端紧箍在压头连接装置的外环形槽内。
[0008]作为优选方案，所述位移连接装置包括弧形连接部、水平段、竖直段和位移计安装
段，弧形连接部的对接端面形成有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述外环形槽相适配，在弧形凹槽的两侧形成有对应的紧固螺孔，所述水平段与压头连接装置相垂直，所述竖直段由水平段的一端向压头伸出的相反方向延伸，位移计安装段与竖直段相接，且与压头连接装置相垂直，在位移计安装段的外端部形成有用于固定位移计的安装通孔，在所述安装通孔的一侧设置有第二顶丝螺孔，安装通孔与第二顶丝螺孔相连通。
[0009]作为优选方案，还包括试验机连接装置，所述试验机连接装置包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部同轴设置，所述第一连接部与试验机接口相接，第二连接部与第一连接部的一端相接，第一连接部的另一端形成有用于和压头连接装置相连接的内螺纹孔，压头连接装置与压头相对的端部设置有与内螺纹孔相配合的外螺纹头。
[0010]本专利技术的目的之二采用如下技术方案：一种使用位移计测量压痕深度的连接装置的使用方法，具体包括如下步骤：步骤一、将压头连接装置一端的外螺纹头旋入试验机连接装置的内螺纹孔内；步骤二、将两个位移计连接装置一端的弧形连接部对接安装于将压头连接装置的外环形槽中，对齐后通过紧固螺栓旋入弧形凹槽两侧的紧固螺孔内进行固定；步骤三、将压头一端放入压头连接装置一端的孔腔内，用手按压压头外露一侧使其进入孔腔中，并将第一顶丝螺栓旋入压头连接装置的第一顶丝螺孔中，至压头被固定于压头连接装置中；步骤四、将装配好的装置通过试验机连接装置与试验机连接；步骤五、将两件位移计分别放入两侧的位移计连接装置的安装通孔内，调节位移计使其与压头的端头相平齐，使得三者的端头位于同一平面内，将第二顶丝螺栓分别旋入位移计连接装置侧面的第二顶丝螺孔中，完成对位移计的紧固；步骤六、将试样安放于压头的下方，根据试样的形状尺寸在位移计下方安放适当厚度的垫片，开始试验检测；步骤七、获取两侧位移计的数值，并求取两个位移计的平均测量值，作为最终压痕深度测量结果。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：其一、本专利技术通过对结构进行改进，使得该方案具有简单合理、压痕深度测量准确度高、压痕深度测量结果受试验设备与工装变形及位移计装夹垂直度影响小的优点。通过该装置可精确测量压痕深度，从而提高力学性能表征精度。具体分析如下：本方案通过将位移计的连接处与压头的纵向间距尽可能的减小，从而降低在压痕深度测量过程中设备和连接装置变形对测量结果的干扰，显著提高了压痕深度测量的准确性。并将位移计连接装置外部两侧连接处高于弧形连接部位置，使得位移计在安装完后，位移计测试触头和试验压头处于同一平面，避免了由于位移计的连接处与压头的纵向间距过小，而导致位移计安装后，其测试触头显著低于压头的问题。本方案尽可能减少试验设备与工装变形对压痕深度测量的干扰，满足压痕试验中压痕深度精确测量的需求。
[0012]其二、本方案通过使用对称安装的两支位移计，通过读取两支位移计的平均值，从而减小了位移计安装过程中位移计不垂直于水平面对压痕深度测量的干扰，降低了位移计安装对压痕深度测量的准确性的影响。
[0013]其三、本方案的测量方法，通过与上述连接装置相结合，从而改进了测量方法，在
测量前通过在试验机上加装该连接装置后，通过采用特定结构的位移计连接装置，辅助测量压痕的深度，并通过位移计连接装置两侧各连接一支位移计，在单次试验时，读取两个压痕深度的测量数据，取两支位移计的平均测量值作为压痕深度，极大减少了两侧变形不均匀或受力不垂直于测试平面时所产生的误差，有效提高了位移计的测量效率和测量精度。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术连接装置的结构图；图2为本专利技术连接装置的装配示意图；图3为位移计连接装置的对接示意图；图4为现有技术中单个位移计连接在试验机的横梁下方测试的压痕载荷
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深度曲线；图5为本专利技术装置连接双位移计测试的压痕载荷
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深度曲线；图中标记：1、试验机连接装置，11、内螺纹孔，2、压头连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，其特征在于：包括压头、位移计和压头连接装置，所述压头连接装置的第一端开设有用于安装压头的孔腔，所述孔腔的中心轴线与压头连接装置的中心轴线相重合，位移计与压头相平行，位移计通过位移计连接装置与压头连接装置固定连接，位移计端头与压头的端头相平齐，用于测量压头的压痕作用深度。2.如权利要求1所述的一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，其特征在于：所述位移计设置有两个，并对称设置在压头连接装置的两侧。3.如权利要求2所述的一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，其特征在于：所述位移计连接装置设置有两个，在压头连接装置外柱面上对应压头尾部位置形成有外环形槽，两个位移连接装置的相对一端紧箍在压头连接装置的外环形槽内。4.如权利要求3所述的一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，其特征在于：所述位移连接装置包括弧形连接部、水平段、竖直段和位移计安装段，弧形连接部的对接端面形成有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述外环形槽相适配，在弧形凹槽的两侧形成有对应的紧固螺孔，所述水平段与压头连接装置相垂直，所述竖直段由水平段的一端向压头伸出的相反方向延伸，位移计安装段与竖直段相接，且与压头连接装置相垂直，在位移计安装段的外端部形成有用于固定位移计的安装通孔，在所述安装通孔的一侧设置有第二顶丝螺孔，安装通孔与第二顶丝螺孔相连通。5.如权利要求3所述的一种使用位移计测量压痕深度的连接装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜卓同，张先锋，王磊，宋朝晖，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二五研究所，
类型：发明
国别省市：