专利名称：用在材料试验机中的具有夹钳外壳的样品夹钳组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于一种将试验样品牢固地保持在材料试验机的钳口组件中的样品 夹钳组件的装置。本发明尤其适合用在各种不同的机械和热机的材料试验机中，包括提供 机械试验样品的压缩和拉伸试验的机械和热机的材料试验机。
背景技术：
在机械试验的过程中，常规的材料试验机通过包括样品夹钳、夹头(collet)或固 定装置的各种机械中的任意一种，将试验样品的端部保持在钳口中适当的位置处。在这种机械中，通常在计算机控制下并且如由所谓的“试验程序”所限定的，对共 同保持样品两端的两个样品夹钳中的一个典型地施加已知且受控的压缩和/或拉伸力，从 而使样品在预定试验条件下变形。每个夹钳被牢固地保持在相应的钳口组件中，一个上述 组件可以移动而另一个组件固定在适当的位置处。通常，试验程序可以包括对活动钳口并 且通过活动钳口对样品施加一连串这样的力——拉伸和/或压缩力，即，通常称为“冲击”， 以使样品逐渐地变形。膨胀和/或其它物理测量典型地由在对样品进行每次冲击时或之 后所产生的形变量组成。在热机材料试验系统中，在所述每次冲击之前、同时或之后并且 如在试验程序中所限定的，样品还可以诸如通过经由钳口和样品二者的电加热电流的串 联通路受控且自阻地加热。这种系统通过现由纽约的特洛伊动态系统有限公司(Dynamic Systems, Inc. of Troy, New York)(本发明的受让人)制造的GLEEBLE动态热机材料试验 系统(GLEEBLE是动态系统有限公司的注册商标)得到示例。将实验样品保持在这种材料试验机中的一种非常普遍的方法是通过使用共同环 绕样品的每个端部并且牢固地安装在适当成形的钳口组件中的一对楔形样品夹钳。钳口组 件具有两个对置的倾斜面，其中，每个倾斜面与该对夹钳中的相应一个夹钳中的互补成形 面紧邻并且可滑动地配合。样品位于两个夹钳之间。之后，但在试验程序开始之前，将两个 样品夹钳抬高到这样的位置使得它们的倾斜面逐渐地邻接且可抵靠钳口组件的两面而滑 动，并且通过这些配合面的楔入作用，不仅迫使夹钳进入到钳口组件内高度固定且紧固的 位置，而且迫使样品夹钳朝向彼此，从而将样品有效地锁定在其位置处。外部产生的力典型地通过例如连接到活动钳口上的伺服控制活塞的杆施加到所 述特定钳口上，以产生所述每次“冲击”。不利地，通过使用这种常规的基于楔形的样品夹钳和钳口组件，在材料试验系统 中产生了多个缺陷。首先，由于用于使样品变形的力通过活动钳口组件、样品夹钳和千斤顶机构施加 到样品上，因此在试验程序的过程中，样品夹钳必须能够以最小的扭曲来承受远远超出施 加到试验样品上的应力的峰值应力，而且，在所述力循环施加的过程中反复地进行。钳口组 件的某些扭曲，即称为“柔量(compliance)”总是会发生。发生的柔量通过钳口组件所受的 力的量以及包括其几何结构和材料的组件本身的设计来控制。不利地，钳口组件的柔量不 利地将误差引入试验结果中，这是由于如下的简单原因所述柔量使得由于每次冲击原本会在样品自身中发生的形变量减小。理想地，钳口组件在满负载的情况下不会具有任何柔 量，然而，这在实际的材料试验机中通常是不可能的。减小柔量的常规方式是使用较大且重的钳口。然而，重的钳口不仅不利地影响力 的测量，而且由于与其它情况相比需要更大的力来使所述钳口移动，因此还降低了例如用 于产生每次冲击的力的活塞杆的加速度，从而降低了其冲程速度。因此，冲程速度的降低使 得样品中可能产生的形变速率降低。这依次伴随地使得例如在某些高速金属生产操作诸如 高速轧机中发生的材料试验系统精确模拟实际材料工作条件的能力减弱，因此，在实践中， 降低了在所述模拟中使用所述系统的吸引力。为了使这些不利效果最小化，钳口组件的重 量应当尽可能轻以便不与力测量和由活塞产生的加速度二者干扰并且确保所产生的样品 形变的速率。然而，这样做不利地趋于增加柔量，从而妨碍了使用重量轻的钳口。第二，常规钳口典型地具有容纳样品夹钳的凹口。当从外部对钳口施加拉伸力时， 钳口呈现柔量。具体地，作为拉伸力的结果，凹口尤其是在其上边缘处将趋于舒展开并且略 微扭曲，从而减小了原本会使样品夹钳保持在一起的力。类似地，样品夹钳的纵向表面(原 本会紧固样品的近端部)也将呈现柔量并且趋于分开。这导致了样品无法对准以及样品侧 面负载的损失，这依次会对试验结果的精度产生非常不利的影响。再者，为了适当地减小所 述柔量，钳口组件可以由较大且重的材料制成。但是，如上文所提到的，增加钳口组件的质 量不利地限制了冲程速度，因此有效地限制了精确模拟高速金属生产操作的机械性能。因此，在现有技术中存在在材料试验机的钳口组件中优选地采用楔形样品夹钳的 样品夹钳组件的需求，该样品夹钳组件不仅在连续“冲击”的过程中在施加拉伸和/或压缩 力期间呈现了足够小(如果有的话)的明显柔量，而且还可以用于重量较轻的钳口中。
发明内容
通过提供用于样品夹钳组件的如下装置，本发明有利地克服了现有技术的上述缺 陷该装置可与重量较轻的钳口一起使用，并且其中，在包括“多次冲击”的试验程序中的连 续所述冲击的外部施加的拉伸和/或压缩冲击期间，在其中使用的样品夹钳表现出最小的 (如果有的话)显著的柔量。根据本发明的教导，样品夹钳组件包含夹钳壳体和一对楔形样品夹钳。样品夹钳 封入在夹钳外壳内的一凹口中，夹钳外壳具有与每个样品夹钳互补的倾斜表面。因此，在 夹钳与夹钳外壳的对置面之间形成紧邻的楔形界面。外壳具有截头锥体的外形，沿其横向 剖面图示为直线形状。外壳及其内部空间均具有梯形的纵向剖面。外壳具有均以相同角度 倾斜的两个朝外的倾斜表面，该倾斜表面配合地紧邻钳口壳体的互补的倾斜内表面并且抵 靠该倾斜内表面滑动，在钳口壳体与外壳之间有效地形成两个楔形界面。每个样品夹钳在 相对于其倾斜表面的相反侧还具有纵向表面，纵向表面具有沿纵向表面的中跨(mid-span) 定位并且延伸其高度的槽。夹钳定位在外壳内，使得两个样品夹钳的倾斜表面向外朝向外 壳的互补表面，夹钳的纵向表面彼此相邻并且它们的相应槽彼此相邻且基本上彼此共轴。 样品的端部位于由两个槽限定的筒形空间内并且通常延伸超出所述筒形空间。然后，将包 含夹钳的外壳插入钳口壳体内。当包含样品夹钳和样品的外壳被适当地置于钳口壳体内 时，则将外壳和夹钳适当地抬高，从而将外壳和夹钳有效且紧固地锁定在钳口壳体内适当 的位置处。
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外壳的插入即外壳位于样品夹钳的周围并且位于钳口壳体与夹钳之间，基本上 (如果不完全的话)消除了在样品夹钳中发生的任何显著的柔量，还允许结果得到的钳口 组件重量较轻。这依次允许将用在试验台中的钳口组件精确地模拟需要高冲程速度的某些 高速金属形成操作，而这在假定不使用外壳则会导致样品夹钳中的柔量的情况下仅仅通过 使用常规的样品夹钳组件是不现实的。因此，使用本发明的样品夹钳组件可能会有利地扩 大将采用本发明的样品夹钳组件的材料试验系统的效用。
参照以下结合附图的详细描述，本发明的教导可以被容易地理解，其中图IA图示了用于包含常规楔形样品夹钳和钳口组件的机械试验系统中的钳口组 件5的侧视图；图IB图示了钳口组件5沿图IA所示的A-A线截取的剖视图；图2图示了如用于常规材料试验系统中的具有两个对置的钳口组件的试验台200 的简化图；图3A图示了处于静态无负载状态的具有常规楔形样品夹钳310和320的钳口组 件300的简化图；图3B图示了图3A所示的但是通过如在冲击的过程中会发生的对钳口施加拉伸力 而处于充分负载状态的钳口组件300，但是具有为了易于图示和理解而略微夸大示出的结 果产生的柔量；图4图示了如用于本发明的第一实施例的整体夹钳外壳400的顶部立体图；图5图示了夹钳外壳400沿图4所示的5-5线截取的剖视图；图6图示了本发明的样品夹钳组件的第二实施例即此处为组件600的顶部立体 图；图7图示了图6以及与后面的附图相同的立体图所示的本发明的样品夹钳组件 600的分解图，并且图示了构成本发明的夹钳组件600的各种部件；以及图8图示了本发明的样品夹钳600的沿图6所示的8-8线截取的剖视图。为了便于理解，在适当的位置处使用了相同的附图标记，以指代两个以上附图共 用的相同或非常相似的元件。
具体实施例方式图IA和图IB分别图示了用于机械试验系统中的常规钳口组件5的侧视图和该组 件沿图IA所示的A-A线截取的剖视图。通常，如这两个附图所示，紧固地保持机械试验样品18的楔形样品夹钳16本身位 于钳口壳体8的两个楔形表面19内。每个夹钳具有倾斜表面17，倾斜表面17与楔形表面 19中的相应一个表面互补，与其紧邻地配合并且抵靠其滑动。在试验程序期间，为了在每 次随后的机械冲击的整个过程中将两个夹钳稳固地保持在适当的位置处，位于壳体8的内 部上表面与样品夹钳16的上表面15之间的千斤顶机构10机械地扩大，以在表面13和15 之间施加连续力，从而驱动夹钳16向下并且通过使互补的楔形表面17和19之间的摩擦增 大，将两个夹钳刚性地锁定到钳口壳体中适当的位置处。
常规的千斤顶组件10适当地依靠使螺钉在螺母内膨胀(螺钉和螺母共同通过附 图标记12示出)，然后通过调节位于螺母中的固定螺钉88(等)而将螺钉机械地锁定在适 当的位置处。螺钉头推压垫块(spacer block) 11。典型地通过伺服控制液压活塞杆(未示 出但公知)，施加到钳口壳体8的顶表面上用于每次冲击的外力由锁紧螺母14通过千斤顶 组件10传递到夹钳16并最终传递到样品的端部。典型地，常规材料试验系统采用如图2中的简化形式所示的试验台200。这种试验 台具有由图IA和图IB所图示的钳口组件简化示出的两个对置的钳口组件210和220。如 图2所示，一个钳口组件例如组件220经由轴225安装在试验架230的实体端而另一个钳 口组件例如组件210经由轴215安装在试验机驱动设备(未示出但公知)上，该试验机驱 动设备可以是伺服控制液压活塞、电螺钉驱动器或其它类似的致动器，用于通过后面的钳 口组件向样品本身施加受控的拉伸或压缩力作为冲击以使样品变形。尽管图2中未具体示 出，但是每个钳口组件包含分别如图IA和图IB所示的一对楔形样品夹钳，以便形成对置的 样品夹钳组。每组样品夹钳保持样品18的一端(图2中也未具体示出)，结果，样品在钳口 组件210和220之间延伸。作为例如通过钳口组件210施加到样品上的外部拉伸力的结果，钳口组件及其样 品夹钳将在某种程度上不利地变形。由于钳口组件与试验样品相比坚固得多，因此扭曲或 通常称为“柔量”的量典型地相当小，但是钳口组件的量由该组件的几何形状和制造其的材 料控制。尤其是样品夹钳的柔量，不仅导致了样品的某些无法对准，而且还趋于将人为结果 带入试验结果即测量到的形变中，而这依次可能略微但不利地影响了这些试验结果。为了获得对所述柔量及其不利效果的更好了解，参照图3A和图3B。图3A图示了处于静态无负载状态即在当时外部拉伸力未施加到钳口组件300上 的情况下的钳口组件300的简化图。如图所示的组件具有对置的平行横向侧303和307以 及对置的纵向侧301和305，纵向侧305具有纵向侧部3054和305B。常规楔形样品夹钳310 和320位于凹口 340内，凹口 340形成在钳口壳体350中位于所述侧部之间且在所述侧部 的后方。当样品夹钳被抬高到适当的位置时，沿箭头330所示的方向的力迫使样品夹钳310 和320的倾斜面抵靠钳口壳体的互补倾斜面，以将两个样品夹钳牢固且刚性地锁定在壳体 中适当的位置处。在无负载的状况下，与纵向侧301和305相同，横向侧303和307保持彼 此平行。侧部305a和305b保持共面。然而，当作为冲击的结果从侧面301向钳口组件300施加足够的拉伸力时，—— 如同假如该钳口组件为图2所示的试验台200中的活动钳口组件则情况那样，则如图3B所 示，钳口组件300将扭曲。图3B以夸大的方式示出了随后的扭曲(柔量)。如图所示，侧 面303和307将向内凸出，从而呈现略微凸起或类似的形状，而侧部305a和305B将向外凸 出并且导致在样品夹钳310和320之间出现间隙325，因此在试验样品所处的位置上导致了 夹钳自身的柔量。结果，样品未能被刚性地紧固而在样品夹钳之间不运动，而是会经历某种 程度的运动，因此变得略微不对准——这均取决于柔量的量。与本领域中的常规教导一致，可以通过由大而重的材料形成钳口壳体350来减小 所述柔量。然而，这样做将减小能够由钳口组件300的致动器施加到钳口组件300上的冲 程速度，从而限制能够施加到试验样品上的形变速率。这依次会不利地限制将采用所述钳 口的整个材料试验系统的高速性能。
有利地，本发明的样品夹钳组件克服了现有技术的上述缺陷。根据本发明，样品夹钳组件包含夹钳外壳和一对楔形样品夹钳。样品夹钳封入在 夹钳外壳内的凹口中，夹钳外壳具有与每个样品夹钳互补的倾斜表面。因此，在夹钳与夹钳 外壳的对置面之间形成紧邻的楔形界面。外壳具有截头锥体的外形，沿其横向剖面图示为 直线形状。外壳及其内部空间均具有梯形的纵向剖面。外壳具有均以相同角度倾斜的两个 朝向外的倾斜表面，该倾斜表面配合地紧邻钳口壳体的互补的倾斜内表面并且抵靠该倾斜 内表面滑动，在钳口壳体与外壳之间有效地形成两个楔形界面。每个样品夹钳在相对于其 倾斜表面的相反侧还具有纵向表面，纵向表面具有沿纵向表面的中跨定位并且延伸其高度 的槽。夹钳定位在外壳内，使得两个样品夹钳的倾斜表面向外朝向外壳的互补表面，夹钳的 纵向表面彼此相邻并且相应的槽彼此相邻且基本上彼此共轴。样品的端部位于由两个槽限 定的筒形空间内并且通常延伸超出所述筒形空间。然后，将包含夹钳的外壳插入钳口壳体 内。当包含样品夹钳和样品的外壳被适当地置于钳口壳体内时，则将外壳和夹钳适当地抬 高，从而将外壳和夹钳有效且牢固地锁定在钳口壳体内适当的位置处。外壳的插入即外壳位于样品夹钳的周围并且位于钳口壳体与夹钳之间，基本上 (如果不完全的话)消除了在样品夹钳中发生的任何显著的柔量，还允许结果得到的钳口 组件重量较轻。这依次允许将用在试验台中的钳口组件精确地模拟需要高冲程速度的某些 高速金属形成操作，而这在假定不使用外壳则会导致样品夹钳中的柔量的情况下通过使用 常规的样品夹钳组件是不现实的。因此，使用本发明的样品夹钳组件可能会有利地扩大将 采用本发明的样品夹钳组件的材料试验系统的效用。基于以上情况，图4图示了如用于本发明的第一实施例的整体夹钳外壳400的顶 部立体图，而图5图示了夹钳外壳400沿图4所示的5-5线截取的剖视图。为了增强理解， 在以下对夹钳外壳400的整个讨论中，读者应当同时参照这两个附图。取决于试验台和在每次“冲击”期间可能发生的峰值力的物理需求，夹钳外壳 400是典型地由钢、不锈钢或其它足够坚固的材料形成的整体材料件。为了与本受让人的 GLEEBLE动态热机材料试验系统结合使用，夹钳外壳400优选为由PH为17_4的不锈钢形 成。该材料(为马氏体沉淀硬化的不锈材料)提供了强度、韧性和抗腐蚀性的良好结合。如图所示，夹钳外壳400具有截头锥体的外形，其具有梯形的纵向剖面并且沿其 横向剖面为直线形状，直线形状由顶表面440的形状代表。外壳具有两个向外倾斜的表面 403和405以及两个纵向表面407和409，表面403相对于横轴以预定外角Φ倾斜，而表面 405以其补角倾斜。凹口 420由对置的内表面413和417以及415和419形成。内表面与 外表面的结合限定了整体430。表面415和419纵向定向，而在表面413和417中，表面413 以预定内角θ倾斜并且表面417以其补角倾斜。角度Φ和θ不必相等(但是它们可以 相等)，而是被设定为分别等于钳口壳体的邻接表面(如图1中所示的表面19)的倾斜角度 和将插入凹口 420内的两个样品夹钳的角度。由于这些倾斜表面，将形成四个单独配合的 楔形界面位于钳口壳体与外壳之间的两个对置的楔形界面，以及位于外壳与两个样品夹 钳中的每一个之间的单独的楔形界面。这种整体外壳将典型地用在不采用自阻样品加热的 机械试验系统上。可选择地，图6图示了本发明的样品夹钳组件的第二实施例，此处为组件600，其 尤其适用于采用自阻样品加热(即，加热电流连续流过样品本身)的热机材料试验系统诸如GLEEBLE系统中。图7图示了图6以及与后面的附图相同的立体图所示的本发明的样品 夹钳组件600的分解图，并且图示了构成本发明的夹钳组件600的各种部件；图8图示了本 发明的样品夹钳600沿图6所示的8-8线截取的剖视图。为了增强理解，在随后的讨论中， 读者应当同时参照这三个附图。夹钳组件600包含夹钳外壳610、内插件635A和635B，以及外插件633A和633B。 类似于夹钳外壳400，夹钳外壳610同样优选为由PH为17-4的不锈钢形成。利用该材料， 这些插件的包含共同提供了与原本会发生的相比增加的导热性和导电性，因此提供了增加 的样品加热速度和冷却速度。虽然铜或铜合金具有足够高的导热性和导电性，但是二者均 没有足够的物理强度以用作整体夹钳外壳。因此，夹钳外壳610由钢制成但是采用由诸如 ⑶110的铜或诸如CMW3的铜合金制成的全部四个插件。CMW3是优选的，因为其提供了优于 纯铜的耐磨性。夹钳组件600具有形成在外壳610中的适当切口以适当地容纳全部四个插 件。插件635A、635B中的每一个本身优选为整体构造。由于这些插件均是相同的，因此 仅将焦点集中在插件635a上。该特定插件包含板状部641和从板状部641的后表面突伸 出的椭圆柱形部642。部641具有外表面643，外表面643安装在夹钳外壳610内时以与样 品夹钳的倾斜配合外表面、此处具体为夹钳620A的表面650A的角度θ (如图4所示)互补 的角度倾斜，从而可以在其间建立紧密的基于楔形的紧邻机械连接。板状部640还具有内 表面644，内表面644在该插件安装在夹钳外壳610内时同样以与夹钳外壳的倾斜内表面的 角度θ互补的角度倾斜，从而可以在外壳与该插件之间建立类似紧密的基于楔形的紧邻 机械连接。在操作之前，外壳图示为通过首先使样品的端部适当地位于由单独的夹钳62(^和 620βΒ成的对置的样品夹钳620之间并且位于形成在其间的筒形空间625中来装配。然后， 使插件635Α* 635Β位于夹钳外壳610内，它们的柱形端部延伸穿过相应的切口。其后，使 样品夹钳620位于插件635α和635Β之间，使得样品夹钳620的向外定位的倾斜表面650Α和 650β沿着这两个插件滑动并且与这两个插件紧邻地配合。之后，通过穿过孔637α和637β插 入的适当的螺钉，使插件633α和633β紧固到插件635α和635Β上。插件633Α和633Β中的每 一个具体提供了适当的机械接触表面，以与钳口壳体的相应的倾斜表面配合。插件6334和 635Α在安装时形成插件对630。接下来，将外壳适当地置入钳口组件中，然后抬高到紧固的 固定位置处。钳口外壳的倾斜表面与装配好的夹钳外壳的倾斜表面接触，并且提供了导热性和 导电性以及机械支撑。有利地，与如果外壳将由钢单独形成则会发生的情况(图4所示的 具有外壳400的情况)相比，夹钳外壳610中的四个插件提供了从钳口组件到样品夹钳620 的阻抗较低的电通道和热通道。对于一个电流方向，电流通道从钳口壳体通过插件进入样 品夹钳620中(对于反向电流，发生相反的情况)。四个插件还用于通过从这些夹钳中吸取 热量然后将所吸取的热量传递到钳口壳体(典型地被水冷却)来适当且有效地冷却样品夹 钳 620。而且，当使用夹钳外壳时，产生的钳口组件可以由与现有技术中先前实践的相比 较轻且强度较低的材料制成，从而获得与在较大且较重的钳口中会导致的柔量级别类似的 级别。这样做有利地降低了钳口组件的成本。
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尽管空间625图示为具有圆形剖面的筒形，因此在样品夹钳62(^和620B的具有半 圆形剖面的相邻纵向表面中形成了每个槽，这些槽中的每一个可以选择性地具有正方形、 长方形、三角形或其它合适形状的剖面形状，使得空间625将适当地容纳相应的互补成形 的样品端部，并且当样品夹钳被适当地抬高时，空间625将紧邻地环绕和紧紧地紧固该相 应的互补成形的样品端部。另外，虽然夹钳外壳400的对置的倾斜内表面413和417 (参见图4和图5)与夹 钳外壳610的相应的倾斜表面可以以相同角度倾斜，但这不是必须的。而且，样品夹钳620a和620b的表面650A和650B中的每一个分别倾斜的角度不必 与夹钳外壳610的对置的倾斜内表面中的相应一个严格互补。因为板状插件635a* 635b 中的一个位于各个样品夹钳与夹钳外壳610之间，则后两者之间的小的角度差可以通过适 当设计板状内插件的表面诸如插件635a的表面633和644的倾斜来相应地调节。这样做 仍然将在每个样品夹钳与其相邻的插件之间以及每个所述插件与夹钳外壳之间产生紧邻 的楔状界面，这应当仍然足以通过抬高而将整个样品夹钳组件地锁定在钳口壳体内的适当 位置处。虽然诸如插件对630的每个插件对示出为由单独的内插件和外插件(相应地，插 件对630的内插件6354和外插件633a)形成，但是替代地，插件对可以适当地重新形成并且 形成为单独的整体插件，在这种情况下，当所述插件安装在夹钳外壳610内时，柱形部642 将与夹钳外壳610的倾斜外表面中的一个齐平，从而为钳口壳体提供接触表面并且消除使 用外插件6334的需求。 此外，尽管夹钳外壳400和610中的每一个已经被示出并且描述为具有直线成形 的横向剖面，但是所述剖面形状可以替代为如由钳口壳体和样品夹钳的几何结构以及其它 相关特性所要求的正方形、长方形、圆形或其它适当的形状，只要在夹钳外壳与每个样品夹 钳之间形成适当的楔形界面即可，并且如果使用了上述插件，则也可以在前者中的每一个 与每个内插件的相应表面之间形成适当的楔形界面。最后，如图所示及所描述的，夹钳外壳400和610分别优选地形成为整体材料件， 但是外壳610具有容纳内插件和外插件二者的适当的切口。可选择地，这些夹钳外壳中的 每一个可以由以常规方式适当地固定在一起的单独的分离部件制成。产生的夹钳外壳必须 仍然能够适当地经受在每次冲击的过程中期望发生的足够高的拉伸或压缩力，而不在其本 身中表现出显著的柔量或者允许在样品夹钳中发生显著的柔量。尽管本文已经示出了分别包括本发明的教导的各种优选实施例并对这些优选实 施例进行了详细描述，但是本领域技术人员应当容易地想象到仍然包括这些教导的许多其 它的实施例。
权利要求
一种用在材料试验机中的样品夹钳组件(600)，包括第一和第二样品夹钳(620A，620B)，其用于将试验样品(18)的端部牢固地保持在其间，所述第一和第二样品夹钳分别具有第一和第二向外定位的表面(650A、650B)，第一和第二表面中的每一个以第一预定角度倾斜；以及夹钳外壳(400；610)，其具有第一和第二倾斜内表面(413，417)，所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜内表面中的每一个以一预定角度倾斜，所述预定角度与使所述样品夹钳的所述第一和第二表面分别倾斜的所述第一预定角度互补，所述夹钳外壳环绕所述样品夹钳定位，使得所述样品夹钳的所述第一和第二表面分别与所述夹钳外壳的第一和第二倾斜表面紧邻地配合并且抵靠所述第一和第二倾斜表面滑动，以便在每个样品夹钳与所述夹钳外壳之间限定楔状界面；其中，当所述样品夹钳组件固定地紧固在所述试验机的钳口(8)内时，通过所述钳口和所述夹钳组件施加的并且足以使所述试验样品变形的后续拉伸或压缩力不会在所述第一和第二样品夹钳中产生任何可感知且显著的柔量。
2.根据权利要求1所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳是整体材料件。
3.根据权利要求2所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳具有截头锥体的外形，其 纵向剖面形状是梯形。
4.根据权利要求3所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳具有直线的横向剖面形状。
5.根据权利要求3所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳进一步包括位于所述夹钳外壳的相反端部处的第一和第二倾斜外表面(403，405)，每个倾斜表面 以预定第二角度倾斜，以便与所述钳口壳体(8)的互补成形表面(19)紧邻地配合并且抵靠 所述互补成形表面滑动，从而在所述钳口壳体与所述夹钳外壳的每个端部之间形成单独的 楔形界面。
6.一种用于用在材料试验机中的钳口组件的装置，包括钳口壳体⑶；样品夹钳组件(600)，其位于所述钳口壳体内并且具有第一和第二样品夹钳(620A，620B)，其用于将试验样品(18)的端部牢固地保持在其间， 所述第一和第二样品夹钳分别具有第一和第二向外定位的表面(650A、650B)，第一和第二表 面中的每一个以第一预定角度倾斜；以及夹钳外壳(400 ；610)，其具有第一和第二倾斜内表面(413，417)，所述夹钳外壳的所述 第一和第二倾斜内表面中的每一个以一预定角度倾斜，所述预定角度与所述样品夹钳的所 述第一和第二表面分别倾斜的所述第一预定角度互补，所述夹钳外壳环绕所述样品夹钳定 位，使得所述样品夹钳的所述第一和第二表面分别与所述夹钳外壳的第一和第二倾斜表面 紧邻地配合并且抵靠所述第一和第二倾斜表面滑动，以便在每个样品夹钳与所述夹钳外壳 之间限定楔状界面；千斤顶机构(10)，其位于所述钳口壳体中的凹口内，用于在所述钳口壳体的内表面 (13)与所述样品夹钳组件的表面之间施加机械力，以便将所述样品夹钳组件固定地紧固到 所述钳口壳体内的适当位置处；其中，当所述千斤顶机构设定为在所述钳口壳体与所述样品夹钳组件之间施加力时，通过所述钳口壳体和所述夹钳组件施加的并且足以使所述试验样品变形的后续拉伸或压 缩力不会在所述第一和第二样品夹钳中产生任何可感知且显著的柔量。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述夹钳外壳是整体材料件。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述夹钳外壳具有截头锥体的外形，其纵向剖面 形状是梯形。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述夹钳外壳具有直线的横向剖面形状。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述夹钳外壳进一步包括位于所述夹钳外壳的相反端部处的第一和第二倾斜外表面(403，405)；并且所述钳口壳体具有分别以与所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面互补的角度 倾斜的第一和第二内表面(19)；所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面与所述钳口壳体的所述第一和第二倾斜 内表面紧邻地配合并且抵靠所述第一和第二倾斜内表面滑动，从而在所述钳口壳体与所述 夹钳外壳的每个端部之间形成单独的楔形界面。
11.一种用在材料试验机中的样品夹钳组件(600)，包括第一和第二样品夹钳(620A，620B)，其用于将试验样品(18)的端部牢固地保持在其间， 所述第一和第二夹钳分别具有第一和第二向外定位的表面(650A、650B)，第一和第二表面中 的每一个以第一预定角度倾斜；夹钳外壳(610)，其具有第一和第二倾斜内表面(413，417)并且环绕所述样品夹钳定 位；以及第一和第二插件(630)，其定位在所述夹钳外壳内，与所述夹钳外壳本身相比，两个插 件的导热性和导电性更高，其中，每个插件均具有以与所述第一预定角度互补的角度倾斜 的外表面，并且两个插件分别部分地位于所述第一和第二样品夹钳的所述第一和第二倾斜 外表面与所述夹钳外壳的所述第一和第二内表面之间，以便分别与所述第一和第二样品夹 钳紧邻地接合，并且在每个样品夹钳与所述第一和第二插件之间限定单独的楔状界面，从 而分别为所述夹钳外壳提供相应的接触外表面；并且其中，当所述样品夹钳组件固定地紧固在所述试验机的钳口(8)内时，通过所述钳口 和所述夹钳组件施加的并且足以使所述试验样品变形的后续拉伸或压缩力不会在所述第 一和第二样品夹钳中产生任何可感知且显著的柔量。
12.根据权利要求11所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳是整体材料件。
13.根据权利要求12所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳具有截头锥体的外形， 其纵向剖面形状是梯形。
14.根据权利要求13所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳具有直线的横向剖面 形状。
15.根据权利要求13所述的样品夹钳组件，其中，所述夹钳外壳进一步包括位于所述夹钳外壳的相反端部处的第一和第二倾斜外表面(403，405)，并且所述钳口壳体具有分别以与所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面互补的角度 倾斜的第一和第二内表面(19)；所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面与所述钳口壳体的所述第一和第二倾斜 内表面紧邻地配合并且抵靠所述第一和第二倾斜内表面滑动，从而在所述钳口壳体与所述夹钳外壳的每个端部之间形成单独的楔形界面。
16.根据权利要求13所述的样品夹钳组件，其中，所述第一和第二插件分别包括第一 和第二内插件(635a，635b)以及第一和第二外插件(633A，633B)，其中所述第一和第二内插件分别在所述第一和第二样品夹钳的所述第一和第二表面与所 述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜表面之间延伸，并且分别与所述第一和第二样品夹钳紧 邻地接合，以便在一个样品夹钳与相应的一个内插件之间形成楔状界面；并且所述第一和第二外插件在所述第一和第二内插件与所述夹钳外壳的所述第一和第二 外表面之间延伸以便分别与所述第一和第二内插件紧邻地接合，并且所述外插件中的每一 个为所述夹钳外壳提供了相应的接触外表面。
17.一种用于用在材料试验机中的钳口组件的装置，包括 钳口壳体(18)；样品夹钳组件(600)，其位于所述钳口壳体内并且具有第一和第二样品夹钳(620A，620B)，其用于将试验样品(18)的端部牢固地保持在其间， 所述第一和第二夹钳分别具有第一和第二向外定位的表面(650A、650B)，第一和第二表面中 的每一个以第一预定角度倾斜；夹钳外壳(610)，其具有第一和第二倾斜内表面(413，417)并且环绕所述样品夹钳定 位；以及第一和第二插件(630)，其定位在所述夹钳外壳内，与所述夹钳外壳本身相比，两个插 件的导热性和导电性更高，其中，每个插件均具有以与所述第一预定角度互补的角度倾斜 的外表面(643)，并且两个插件分别部分地位于所述第一和第二样品夹钳的所述第一和第 二倾斜外表面与所述夹钳外壳的所述第一和第二内表面之间，以便分别与所述第一和第二 样品夹钳紧邻地接合，并且在每个样品夹钳与所述第一和第二插件之间限定单独的楔状界 面，从而分别为所述夹钳外壳提供相应的接触外表面；以及千斤顶机构，其位于所述钳口壳体中的凹口内，用于在所述钳口壳体的内表面(13)与 所述样品夹钳组件的表面之间施加机械力，以便将所述样品夹钳组件固定地紧固到所述钳 口壳体内的适当位置处；其中，当所述千斤顶机构设定为在所述钳口壳体与所述样品夹钳组件之间施加力时， 通过所述钳口壳体和所述夹钳组件施加的并且足以使所述试验样品变形的后续拉伸或压 缩力不会在所述第一和第二样品夹钳中产生任何可感知且显著的柔量。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述夹钳外壳是整体材料件。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述夹钳外壳具有截头锥体的外形，其纵向剖 面形状是梯形。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述夹钳外壳具有直线的横向剖面形状。
21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述夹钳外壳进一步包括位于所述夹钳外壳的相反端部处的第一和第二倾斜外表面(403，405)；并且 所述钳口壳体具有分别以与所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面互补的角度 倾斜的第一和第二内表面(19)；所述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜外表面与所述钳口壳体的所述第一和第二倾斜 内表面紧邻地配合并且抵靠所述第一和第二倾斜内表面滑动，从而在所述钳口壳体与所述夹钳外壳的每个端部之间形成单独的楔形界面。
22.根据权利要求19所述的装置，其中，所述第一和第二插件分别包括第一和第二内 插件(635a，635b)以及第一和第二外插件(633A，633B)，其中所述第一和第二内插件分别在所述第一和第二样品夹钳的所述第一和第二表面与所 述夹钳外壳的所述第一和第二倾斜表面之间延伸，并且分别与所述第一和第二样品夹钳紧 邻地接合，以便在一个样品夹钳与相应的一个内插件之间形成楔状界面；并且所述第一和第二外插件在所述第一和第二内插件与所述夹钳外壳的所述第一和第二 外表面之间延伸以便分别与所述第一和第二内插件紧邻地接合，并且所述外插件中的每一 个为所述夹钳外壳提供了相应的接触外表面。
全文摘要
一种可在材料试验系统中与重量较轻的钳口(8)一起使用的样品夹钳组件(600)。所述样品夹钳组件图示为包含夹钳外壳(400；610)以及一对楔形样品夹钳(620A，620B)。所述外壳具有截头锥体的外形以及两个朝向外的均以一定角度倾斜的倾斜表面(403，405)，所述倾斜表面配合地紧邻钳口的互补的倾斜内表面(19)并且抵靠所述倾斜内表面滑动。所述夹钳定位在外壳内的凹口中，使得夹钳的倾斜表面(413，417)紧邻外壳的互补内表面。包含夹钳和样品的外壳适当地定位在钳口内，外壳和夹钳则被抬高到固定位置处。所述外壳充分消除了在试验程序的过程中原本会由施加到钳口和样品夹钳组件上的拉伸和/或压缩力引起的来自样品夹钳的任何显著的柔量。
文档编号G01N3/04GK101952705SQ200880118649
公开日2011年1月19日 申请日期2008年11月26日 优先权日2007年11月30日
发明者诺曼·A·林德曼 申请人:动态系统公司