本实用新型专利技术属于材料力学性能试验技术领域，具体涉及一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置，该装置包括杆端连接头、夹板连接部、下夹板和上夹板，杆端连接头与试验系统以螺纹方式连接，夹板连接部上表面设有T型凹槽，下夹板夹持面设有长方形试样定位槽；上夹板一端设有T型连接头，T型连接头与T型凹槽间隙配合，上夹板通过可拆卸紧固装置与下夹板9固定连接。试验时，该装置成对使用，对板状待测试样进行对称夹持，实现待测试样的稳定加载，可有效解决霍普金森杆拉伸试验中板状试样加载的问题，特别是对柔性基体高强纤维复合材料在拉伸过程中的试样滑脱、分层脱粘等加载失败的问题；该装置拆装方便，操作简单，比粘接试样的方法试验周期短，效率高，试验结果准确可靠。试验结果准确可靠。试验结果准确可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置
[0001]本技术属于材料力学性能试验
，涉及一种复合材料高应变率拉伸试验夹持装置，具体涉及一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置。
技术介绍
[0002]霍普金森杆试验系统已成为材料高应变率拉伸性能的主要试验设备。在此类试验中，拉伸试样两端分别与入射杆和透射杆相连接，通过撞击管对入射杆端法兰冲击加载，在入射杆中产生拉伸加载波对试样进行高应变率拉伸加载。根据试验中测得的入射杆和透射杆上应变历程计算获得试样高应变率拉伸应力应变曲线。试样与入射杆、透射杆的连接方式是试验成功的关键因素。
[0003]拉伸试样一般采用哑铃型的圆柱试样或板状试样。对于材质均匀的金属材料，试样通常制作成两段带有螺纹的哑铃型圆柱试样，试样两端分别与入射杆和透射杆端的螺纹盲孔连接，以实现试样的拉伸加载。而对于各向异性非均质材料的复合材料，由于其拉伸强度高而剪切强度低，无法采用螺纹连接的方式加载，通常采用板状试样两端夹持或粘接的方式连接。
[0004]目前，对于纤维增强复合材料的高应变率拉伸试验，通常采用胶粘的方式拉伸加载。试样一般设计成为板状试样。试样两端为粘接部分，分别与入射杆和透射杆端部粘接，中间部分为拉伸试验段。入射杆和透射杆的试样连接端开有“U”型槽，“U”型槽的长度和宽度分别与试样两端的粘接部分长度和厚度匹配，试样的宽度接近杆的直径。试样与入射杆和透射杆之间通过胶粘的方式进行连接。试验前将试样两端的连接部分涂抹高强度胶粘剂置于“U”型槽内粘接，待胶粘剂完全固化后再进行拉伸试验。拉伸试验结束后需要对“U”型槽内的残余试样进行剔除，并清理“U”型槽以备下一拉伸试样的粘接。
[0005]采用“U”型槽连接方式，需要根据试样试验段的尺寸、材料拉伸强度、胶粘剂的剪切强度等因素估算试样粘接部分的面积和长度，确保试验成功。采用“U”型槽粘接的试样连接方式存在以下问题：
[0006](1)试样粘接操作复杂，胶粘剂固化时间较长，试验后“U”型槽内的残余试样清除困难，试验效率极低；
[0007](2)拉伸加载过程中，由于界面胶层的轴向剪切形变，将对试样拉伸试验结果中的应变值带来一定误差；
[0008](3)由于试样粘接面积不足或粘接界面的剪切受力不均，导致胶层剪切破坏，出现试样脱胶“拔出”，试验失败；
[0009](4)如果复合材料为柔性基体材料或增强纤维的界面性能较差，如：超高分子量聚乙烯纤维复合材料等，仅通过试样表层的粘接很难对试样粘接部分进行整体约束，试验中易出现试样整体脱胶、内层剥离滑移、部分纤维“拔出”等现象，导致测试结果无效。
技术实现思路
[0010]本技术针对现有技术存在的不足，提供了一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置，试验时采用该装置，不仅解决了拉伸试样与加载杆的可靠连接问题，满足试样拉伸加载的要求，还解决了纤维增强复合材料试样拉伸加载困难的技术难题。
[0011]本技术采用的具体技术方案如下：
[0012]一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置，如图1
‑
4所示，包括杆端连接头8、夹板连接部7、下夹板9和上夹板10，其中杆端连接头8、夹板连接部7、下夹板9为整体结构，夹板连接部7与下夹板9的高度差为上夹板10的厚度与待测试样3厚度的1/2之和，下夹板9夹持面的水平中心线与杆端连接头8中心轴重合，以保证待测试样拉伸方向与试验系统加载杆轴向保持一致；杆端连接头8与试验系统以螺纹连接方式连接，夹板连接部7上表面设有T型凹槽13，下夹板9夹持面设有试样定位槽12；上夹板10一端设有T型连接头15，T型连接头15与夹板连接部7上的T型凹槽13间隙配合，上夹板 10通过可拆卸紧固装置与下夹板9固定连接。
[0013]本技术涉及的一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置，所述杆端连接头8为一端开有内螺纹盲孔的圆柱体结构，内螺纹与试验系统的入射杆和透射杆端部的外螺纹匹配。为了减小夹持装置惯性力对连接螺纹的冲击，需要尽量减小夹具的尺寸和质量，采用圆柱体结构保证了杆端连接头体积和质量的最佳匹配。
[0014]所述夹板连接部7为长方体结构，上表面设有T型凹槽13，T型凹槽13深度与上夹板10厚度相同；下夹板9为方型板，下夹板9夹持面设有长方形试样定位槽12，试样定位槽12宽度与待测试样3宽度匹配，试样定位槽12深度为待测试样厚度的1/2；下夹板9四角部位设有4个内螺纹通孔11；上夹板10为方型板，一端设有T型连接头 15，上夹板T型连接头15与T型凹槽13间隙配合；上夹板10四角部位设有4个通孔14，通孔14位置与下夹板内螺纹通孔11相对应，通过紧固螺栓6与下夹板连接固定，实现拉伸试样的夹持，如图2、图3、图4。
[0015]本技术涉及的霍普金森杆拉伸试验夹持装置，所述杆端连接头8内螺纹盲孔底部放置圆柱形弹性体垫片5，利用弹性体垫片的弹力保证螺纹齿面紧密贴合，以减小拉伸试验过程中的干扰波对试验信号的影响。
[0016]优选的，弹性体垫片5由硬质橡胶或聚氨酯材料制备而成，弹性体垫片5直径与试验系统加载杆端直径相同，厚度为2mm～4mm。
[0017]本技术涉及的霍普金森杆拉伸试验的夹持装置，所述下夹板9上的试样定位槽 12底面设有横向夹持齿，以增加夹持的摩擦力，进而保证待测试样夹持牢固可靠。
[0018]优选的，上夹板T型连接头15与T型凹槽13的配合间隙不大于0.05mm。
[0019]进一步地，上夹板10夹持面设有横向夹持齿，以增加夹持摩擦力，进而保证待测试样夹持牢固可靠。
[0020]所述夹持装置2采用高强度、高模量合金材料制造而成。
[0021]试验时，采用2个该夹持装置2，对板状待测试样进行对称夹持，实现待测试样的稳定加载，具体操作步骤如下：
[0022](1)调节试验系统的入射杆和透射杆同轴度，使两杆端处于对中状态。
[0023](2)将夹持装置2的端杆连接头8分别与试验系统的入射杆1、透射杆4的加载端连接，在连接前，在夹持装置2的杆端连接头8的内螺纹盲孔底部放置弹性体垫片5，并施加一定的扭力，借助弹性体垫片5的弹力保证螺纹齿面紧密贴合，以减小拉伸试验过程中的干扰
波对试验信号的影响。
[0024](3)检查2个夹持装置的下夹板9处于水平和对齐状态，必要时进行微调。
[0025](4)将待测试样置入下夹板9的试样定位槽12内，根据待测试样的试验段长度调节2个夹持装置的间距。
[0026](5)将上夹板连接头15嵌入夹板连接部凹槽13内，保持上夹板夹持面向下压住试样，并通过紧固螺栓6将上夹板10和下夹板9连接拧紧。
[0027](6)按照试验要求进行高应变率拉伸试验。
[0028](7)试验完成后，松开紧固螺栓6，取下上夹板10，清理残余试样。
[0029](8)重复步骤(3)～(7)开展后续试样的拉伸试验。
[0030]本技术的有益技术效果：
[0031]本技术涉及的霍普金森杆本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种霍普金森杆拉伸试验夹持装置，包括杆端连接头(8)、夹板连接部(7)、下夹板(9)和上夹板(10)，所述杆端连接头(8)为一端开有内螺纹盲孔的圆柱体结构，内螺纹与试验系统的入射杆和透射杆端部的外螺纹匹配，杆端连接头(8)与试验系统以螺纹连接方式连接，其特征在于：所述杆端连接头(8)、夹板连接部(7)和下夹板(9)为整体结构，夹板连接部(7)与下夹板(9)的高度差为上夹板(10)厚度与待测试样(3)厚度1/2的和，下夹板(9)夹持面的水平中心线与杆端连接头(8)中心轴重合；所述夹板连接部(7)为长方体结构，上表面设有T型凹槽(13)，T型凹槽(13)深度与上夹板(10)的厚度匹配；所述下夹板夹持面设有试样定位槽(12)，试样定位槽(12)为长方形，宽度与待测试样(3)宽度匹配，深度为待测试样(3)厚度的1/2；所述上夹板(10)一端设有T型连接头(15)，T型连接头(15)与夹板连接部(7)上的T型凹槽(13)间隙配合；所述上夹板(10)通过可拆卸紧固装置与下夹板(9)固定连接。2.根据权利要求1所述的霍...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯家臣，王绪财，彭刚，刘原栋，张彬，高波，陈春晓，王伟，冯典英，卢振宇，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：新型
国别省市：
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