高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料力學性能測試設備，旨在提供一種高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具。本發(fā)明包括上夾具和下夾具兩部分，所述上夾具包括上支座、上主U形夾具、上次U形夾具和銷釘，上支座兩端(圓柱部分外周)分別開設有螺釘孔，通過螺釘與試驗機的上端連接，上支座中間部位的兩個相對矩形塊構成夾持區(qū)間，其中，兩個矩形塊與上支座圓柱部分為加工一體結構，皆屬于支座部分。本發(fā)明的有益效果是：該夾具可在緊湊拉伸試樣試驗過程中自動消除不對中的影響，保證緊湊拉伸試樣只受到單向載荷作用，避免其受到額外的彎矩，從而提高試驗數(shù)據(jù)的準確性，而且使用簡便，特別適用于高壓氫環(huán)境下材料的緊湊拉伸試驗。
【專利說明】高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料力學性能測試設備，特別涉及一種高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉 伸試樣用夾具。

【背景技術】
[0002] 高壓氫氣環(huán)境下材料斷裂韌性測試或者疲勞裂紋擴展速率測試試驗設備主要將 已有的試驗機主機與高壓氫環(huán)境箱對接，將緊湊拉伸試樣安裝在高壓氫環(huán)境箱里面，然后 通過試驗機主機對試樣進行加載，從而獲得材料在氫氣環(huán)境下的斷裂韌性或疲勞裂紋擴展 速率等斷裂力學性能。特殊的氫氣試驗環(huán)境對材料緊湊拉伸試樣用夾具提出了更高的要 求，為減少氫氣使用量，高壓氫環(huán)境箱的設計空間較少，難以采用液壓夾具夾持試樣。如直 接采用螺紋連接的普通U形夾具，容易產(chǎn)生不對中的現(xiàn)象，且操作困難，導致試樣所受附加 彎矩大，嚴重影響試驗結果的真實度。
[0003] 目前鮮有文獻報道相關消除緊湊拉伸試樣試驗過程中不對中影響的夾具結構。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術問題是，克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種高壓氫環(huán)境材料 試驗機緊湊拉伸試樣用夾具。
[0005] 為解決技術問題，本發(fā)明的解決方案是：
[0006] 提供一種高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具，包括上夾具和下夾具兩部 分，所述上夾具包括上支座、上主U形夾具、上次U形夾具和銷釘，上支座兩端（圓柱部分外 周）分別開設有螺釘孔，通過螺釘與試驗機的上端連接，上支座中間部位的兩個相對矩形 塊構成夾持區(qū)間，其中，兩個矩形塊與上支座圓柱部分為加工一體結構，皆屬于支座部分； 所述兩個相對矩形塊上分別開設有同軸心的銷釘孔，上主U形夾具矩形部分的對稱軸處開 設有銷釘孔，所述上支座和上主U形夾具之間通過銷釘貫穿銷釘孔相互動鉸支連接，且在 上支座的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片；上主U形夾具 的兩側分別開設有兩個對稱的銷釘孔，上次U形夾具的矩形部分對稱軸上開設有銷釘孔， 上主U形夾具和上次U形夾具之間通過銷釘相互動鉸支連接，并在上主U形夾具的兩個銷 釘孔外側配有由螺釘固定用于限制銷釘位置的限位片；所述緊湊拉伸試樣通過上次U形夾 具兩側開設有的兩個對稱的銷釘孔與上次U形夾具相連接，并在上次U形夾具的兩個銷釘 孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片；
[0007] 下夾具包括下支座、下主U形夾具、下次U形夾具和銷釘，下支座兩端（圓柱部 分外周）分別開設有螺釘孔，通過螺釘與試驗機的下端連接，下支座中間部位的兩個相對 矩形塊構成夾持區(qū)間，其中，兩個矩形塊與下支座圓柱部分為加工一體結構，皆屬于支座部 分；兩個相對矩形塊上分別開設有同軸心的銷釘孔，下主U形夾具矩形部分的對稱軸處開 設有銷釘孔，所述下支座和下主U形夾具之間通過銷釘貫穿銷釘孔相互動鉸支連接，并在 下支座的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片；下主U形夾具 的兩側分別開設有兩個對稱的銷釘孔，下次U形夾具的矩形部分對稱軸上開設有銷釘孔， 下主U形夾具和下次U形夾具通過銷釘相互動鉸支連接，并在下主U形夾具的兩個銷釘孔 外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片；所述緊湊拉伸試樣通過下次U形夾 具兩側開設有的兩個對稱的銷釘孔與下次U形夾具相連接，并在下次U形夾具的兩個銷釘 孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片。
[0008] 本發(fā)明中，所述支座上的銷釘孔和銷釘之間的配合為間隙配合，從而保證銷釘能 進入銷釘孔；支座的夾持間距大于主U形夾具的厚度，從而保證主U形夾具可夾持在支座的 夾持區(qū)間中。
[0009] 本發(fā)明中，所述主U形夾具和次U形夾具的銷釘孔與銷釘之間的配合為間隙配合， 從而保證銷釘能進入銷釘孔；主U形夾具的夾持間距大于次U形夾具的厚度，從而保證次U 形夾具可夾持在主U形夾具中；次U形夾具的夾持間距大于緊湊拉伸試樣的厚度，從而保證 緊湊拉伸試樣可夾持在次U形夾具中。
[0010] 本發(fā)明中，所述連接支座和主U形夾具的銷釘以及連接主U形夾具和次U形夾具 的銷釘均為圓柱銷釘，從而保證主U形夾具和次U形夾具分別在垂直于對應銷釘?shù)钠矫鎯?轉動。
[0011] 本發(fā)明中，所述銷釘?shù)拈L度小于其對應銷釘孔的長度，從而保證限位片能對銷釘 起到限位作用。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0013] 該夾具可在緊湊拉伸試樣試驗過程中自動消除不對中的影響，保證緊湊拉伸試樣 只受到單向載荷作用，避免其受到額外的彎矩，從而提高試驗數(shù)據(jù)的準確性，而且使用簡 便，特別適用于高壓氫環(huán)境下材料的緊湊拉伸試驗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的總體結構示意圖；
[0015] 圖2為支座的結構示意圖；
[0016] 圖3為圖2的俯視圖；
[0017] 圖4為U形夾具的結構示意圖；
[0018] 圖5為圖4的左視圖；
[0019] 圖6為銷釘?shù)闹饕晥D；
[0020] 圖7為銷釘?shù)淖笠晥D。
[0021] 圖中各部分說明如下：螺釘1、上支座2、大銷釘3、上主U形夾具4、小銷釘5、小銷 釘6、緊湊拉伸試樣7、小銷釘8、大銷釘9、螺釘10、下支座11、下主U形夾具12、限位片13、 小銷釘14、下次U形夾具15、上次U形夾具16、限位片17。

【具體實施方式】
[0022] 以下的實施例可以使本專業(yè)【技術領域】的技術人員更全面的了解本發(fā)明，但不以任 何方式限制本發(fā)明。
[0023] 如圖1所示，提供一種高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具的具體實施 例，包括上夾具和下夾具兩部分；所述上夾具包括上支座2、上主U形夾具4、上次U形夾具 16、大銷釘3和兩個小銷釘（5、6)，其中：上支座2圓柱部分外周開有螺釘孔，通過螺釘1與 試驗機的上端連接，其余部分由兩個相對矩形塊構成夾持區(qū)間，分別在矩形塊上對稱開有 大銷釘孔，上主U形夾具4矩形部分的對稱軸上也開有大銷釘孔，通過大銷釘3,上支座2和 上主U形夾具4之間構成了可動鉸支連接，并在上支座2的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖 緊固定用于限制大銷釘3位置的限位片；上主U形夾具4的兩側對稱開有小銷釘孔，上次U 形夾具16矩形部分的對稱軸上也開有小銷釘孔，通過小銷釘5,上主U形夾具4和上次U形 夾具16之間構成了可動鉸支連接，并在上主U形夾具4的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊 固定用于限制銷釘位置的限位片17 ;上次U形夾具16的兩側對稱開有小銷釘孔，緊湊拉伸 試樣7通過小銷釘6和上次U形夾具16連接，并在上次U形夾具16的兩個銷釘孔外側配 有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片。
[0024] 下夾具包括下支座11、下主U形夾具12、下次U形夾具15、大銷釘9和兩個小銷釘 14、8,其中：下支座11圓柱部分外周開有螺釘孔，通過螺釘10與試驗機的下端連接，其余部 分由兩個相對矩形塊構成夾持區(qū)間，分別在矩形塊上對稱開有大銷釘孔，下主U形夾具12 矩形部分的對稱軸上也開有大銷釘孔，通過大銷釘9,下支座11和下主U形夾具12之間構 成可動鉸支連接，并在下支座11的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制大銷釘9 位置的限位片；下主U形夾具12的兩側對稱開有小銷釘孔，下次U形夾具15矩形部分的對 稱軸上也開有小銷釘孔，通過小銷釘14,下主U形夾具12和下次U形夾具15之間構成可動 鉸支連接，同時在下主U形夾具12的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位 置的限位片13 ;下次U形夾具15的兩側對稱開有小銷釘孔，緊湊拉伸試樣7通過小銷釘8 和下次U形夾具15連接，并在下次U形夾具15的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用 于限制銷釘位置的限位片。
[0025] 所述上支座2和下支座11結構相同，如圖2、圖3所示，支座（2、11)上的大銷釘 孔與大銷釘（3、9)之間的配合屬于間隙配合，從而保證銷釘能進入銷釘孔；支座（2、11)的 夾持間距分別大于主U形夾具（4、12)的厚度，從而保證主U形夾具（4、12)可夾持在支座 (2、11)的夾持區(qū)間中。
[0026] 所述U形夾具（4、16、12、15)結構相同，如圖4、圖5所示，其中，U形夾具（4、16、 12、15)上的銷釘孔與銷釘（3、5、6、9、14、8)之間的配合是間隙配合，從而保證銷釘能進入 銷釘孔；主U形夾具（4、12)的夾持間距大于次U形夾具（16、15)的厚度，從而保證次U形 夾具（16、15)可夾持在主U形夾具（4、12)中；次U形夾具（16、15)的夾持間距大于緊湊拉 伸試樣7的厚度，從而保證緊湊拉伸試樣7可夾持在次U形夾具（16、15)中。
[0027] 所述銷釘（3、5、9、14)均為圓柱銷釘，從而保證主U形夾具和次U形夾具分別可在 垂直于大銷釘（3、9)和小銷釘（5、14)的平面內轉動。
[0028] 所述銷釘（3、5、6、9、14、8)的長度略微小于其對應銷釘孔的長度，從而保證限位 片能對它們起到限位作用。
[0029] 本發(fā)明的具體應用步驟如下：
[0030] 所述上支座2和下支座11通過螺釘1和螺釘10分別與試驗機的上下端連接。將 上主U形夾具4置于上支座2的夾持區(qū)間，沿大銷釘孔插入大銷釘3,鎖緊兩端限位片，限制 大銷釘3的位置，使上支座2和上主U形夾具4之間構成可動鉸支連接；同理，使用大銷釘 9使下支座11和下主U形夾具12之間構成可動鉸支連接；接著將上次U形夾具16置于上 主U形夾具4的夾持區(qū)間，沿小銷釘孔插入小銷釘5,鎖緊兩端限位片17,限制小銷釘5的 位置，使上主U形夾具4和上次U形夾具16之間構成可動鉸支連接；同樣，使用小銷釘14 使下主U形夾具12和下次U形夾具15之間構成可動鉸支連接；最后將緊湊拉伸試樣7置 于上次U形夾具16的夾持區(qū)間，沿小銷釘孔插入小銷釘6,鎖緊兩端限位片，限制小銷釘6 的位置，然后調整試驗機下夾具的軸向位置，使下次U形夾具15的銷釘孔與緊湊拉伸試樣7 的另外一個小銷釘孔重合，插入小銷釘8,鎖緊兩端限位片，限制小銷釘8的位置，從而完成 緊湊拉伸試樣7的安裝。主U形夾具（4、12)和支座（2、11)以及和次U形夾具（16、15)之 間構成的可動鉸支連接，使得緊湊拉伸試樣7可在垂直于軸向的平面內的任意角度調整， 隨著試驗機施加的拉力傳遞到緊湊拉伸試樣7上，試樣7將在拉力作用下自動實現(xiàn)對中，最 終趨于僅受到軸向的拉力，從而避免受到額外的彎矩，提高了試驗數(shù)據(jù)的準確性。
[0031] 另外，夾具首次安裝后，上支座2、下支座11、上主U形夾具4、下主U形夾具12、上 次U形夾具16和下次U形夾具15皆不用拆卸，試樣安裝時只需調整下夾具的位置即可，而 且下次U形夾具15自由度高，試樣安裝過程十分簡單方便。
[0032] 以上所述，僅是本發(fā)明的一個實施案例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制， 雖然本發(fā)明已以較佳實施案例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技 術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的結構及技術內容做出某些 更動或修改而成為等同變化的等效實施案例。
[0033] 例如，本發(fā)明并不限定只用于氫環(huán)境下的材料試驗機，普通試驗機也可采用。
[0034] 但凡未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施案例所作 的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案范圍內。
【權利要求】
1. 一種高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具，包括上夾具和下夾具；其特征在 于，所述上夾具包括上支座、上主U形夾具、上次U形夾具和銷釘，上支座兩端分別開設有螺 釘孔，上支座中間部位的兩個相對矩形塊構成夾持區(qū)間，兩個相對矩形塊上分別開設有同 軸心的銷釘孔，上主U形夾具的對稱軸處開設有銷釘孔，所述上支座和上主U形夾具之間通 過銷釘貫穿銷釘孔相互動鉸支連接，且在上支座的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用 于限制銷釘位置的限位片； 所述上主U形夾具的兩側分別開設有兩個對稱的銷釘孔，上次U形夾具的矩形部分對 稱軸上開設有銷釘孔，上主U形夾具和上次U形夾具之間通過銷釘相互動鉸支連接，且在上 主U形夾具的兩個銷釘孔外側配有由螺釘固定用于限制銷釘位置的限位片；所述緊湊拉伸 試樣通過上次U形夾具兩側開設有的兩個對稱銷釘孔與上次U形夾具相連接，且在上次U 形夾具的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限位片； 所述下夾具包括下支座、下主U形夾具、下次U形夾具和銷釘，下支座兩端分別開設有 螺釘孔，下支座中間部位的兩個相對矩形塊構成夾持區(qū)間，兩個相對矩形塊上分別開設有 同軸心的銷釘孔，下主U形夾具的對稱軸處開設有銷釘孔，所述下支座和下主U形夾具之間 通過銷釘貫穿銷釘孔相互動鉸支連接，且在下支座的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定 用于限制銷釘位置的限位片；下主U形夾具的兩側分別開設有兩個對稱的銷釘孔，下次U形 夾具的矩形部分對稱軸上開設有銷釘孔，下主U形夾具和下次U形夾具通過銷釘相互動鉸 支連接，且在下主U形夾具的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限 位片；所述緊湊拉伸試樣通過下次U形夾具兩側開設有的兩個對稱銷釘孔與下次U形夾具 相連接，且在下次U形夾具的兩個銷釘孔外側配有由螺釘鎖緊固定用于限制銷釘位置的限 位片。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具，其特征在于， 所述上支座、下支座的銷釘孔和銷釘之間的配合均為間隙配合，上支座、下支座的夾持間距 均大于主U形夾具的厚度。
3. 根據(jù)權利要求1所述的高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具，其特征在于， 所述主U形夾具、次U形夾具的銷釘孔與銷釘之間的配合均為間隙配合，主U形夾具的夾持 間距大于次U形夾具的厚度，次U形夾具的夾持間距大于緊湊拉伸試樣的厚度。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾具，其特征在于， 所述連接上支座與上主U形夾具、下支座與下主U形夾具的銷釘以及連接上主U形夾具與 上次U形夾具、下主U形夾具與下次U形夾具的銷釘均為圓柱銷釘。
5. 根據(jù)權利要求1?4中任一項中所述的高壓氫環(huán)境材料試驗機緊湊拉伸試樣用夾 具，其特征在于，所述銷釘長度小于其對應銷釘孔長度。
【文檔編號】G01N3/04GK104142266SQ201410370742
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月31日 優(yōu)先權日:2014年7月31日
【發(fā)明者】鄭津洋, 蒙波, 周池樓, 趙永志, 徐平, 顧超華, 張鑫, 張俊峰 申請人:浙江大學