专利名称：一种测试薄壁管件周向力学性能的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及到材料力学性能的测试领域，具体是一种测试薄壁管件周向力学性能 的装置。
背景技术：
在航空、航天、汽车、机械设备等领域无不涉及管件、管套的使用。以飞机为例，管 路系统是飞机的生命线，它的性能好坏直接影响到飞机的整体性能。因此提高管路系统的 技术水平，对提高飞机性能非常重要。液压管路是飞机所有管路中工作压力最高、可靠性要 求最严的一部分，飞机管路系统技术的高低就集中体现在液压管路系统中。对于液压系统 来说，在同等功率条件下，工作压力越高，所要求的动筒和油泵活塞底面积就越小，管路流 量也要求越小，因而液压系统的整体尺寸会减小，重量会减轻，而较低的介质流速也减少了 在管路中流动的功率损失。因此，液压系统及其标准件技术研究是航空工业发展的客观需 求。由于液压管路工作压力的提高，将给液压系统的设计带来许多新问题，主要归结为强度 和密封两大问题，这就需要研究管件的强度问题。传统方式是将薄壁管剖开、碾平，制备出拉伸试样后测试管件的周向力学性能。但 是在碾平的过程中出现再次变形，所以测得的数据就不能准确地代表管件的周向力学性能 值，更何况对于小尺寸薄壁管件根本就无法剖开、碾平，并制样。
发明内容为克服现有技术方法中难以精确测得薄壁管件周向力学性能的弊端，本发明提出 了一种测试薄壁管件周向力学性能的装置。本发明包括锥形压头、瓣模和保护套；瓣模置于被测试的管件中，并且两者之间间 隙配合；锥形压头位于瓣模内，一并置于保护套内；保护套的最大内径与锥形压头的平台 外径之间间隙配合。锥形压头的一端为与材料力学性能试验机压头接触的配合平台，另一 端锥形的挤胀工作端；锥形压头挤胀工作端锥度的半锥角为8°或10°或12°或15°。锥 形压头上配合平台的外径同保护套的最大内径。所述的瓣模由多瓣外形和结构均相同的模瓣组成；组合后的瓣模为中空圆柱形， 其内孔为锥形，并且该内锥形与锥形压头的锥度相同；在各瓣模瓣两端的外圆周表面分别 有弹性圈的安装槽；瓣模外径同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。所述的保护套的内孔为贯通的台阶孔；保护套一端内孔的孔径同锥形压头配合平 台的外径；保护套中部内孔的孔径大于被测试管件外径6mm 12mm ；保护套另一端的孔径 大于与之配合的锥形压头锥形端的外径，使锥形压头的锥形端装入该内孔后与保护套不干 涉。本发明利用了装置中的锥形结构特点以及瓣模的分瓣结构特点，实现了在材料力 学性能试验机上受载过程中将轴向压力转换为径向的胀形力，起到改变力的传递方向，从 而实现对薄壁管件的胀形，解决了薄壁小尺寸管件力学性能测试。与现有的测试装置相比，该装置能直接对薄壁管件进行测量，不必将薄壁管剖开、碾平，制备出拉伸试样后测试管件 的周向力学性能以满足现有测试装置对试样尺寸要求。同时，测试结果也消除掉了试样制 备过程中带来的测试误差，提高了测试精度。随着该测试装置更进一步推广应用，可以准确 获得薄壁管件真实的周向力学性能，从而对后续薄壁管件的设计及工程应用提供了精确的 力学性能支持，因此可以提高工程可靠性。
附图1是管件周向应力测试装置的结构示意图；附图2是测试装置受力示意图；附图3是瓣模主视图；附图4是瓣模俯视图；附图5是模瓣三维图；附图6是保护套主视图；附图7是保护套的A向视图。其中1.锥形压头2.瓣模3.薄壁管件4.保护套5.弹性圈
具体实施方式
实施例一本实施例是一种测试7050高强铝合金管件周向力学性能的装置。被测试件的具 体尺寸为02Ommxl mm，高度为20_。本实施例包括锥形压头1、瓣模2和保护套4。锥形压头1和瓣模2均采用 Crl2MolVl钢制成，保护套4采用45#钢制成。瓣模2放置于被测试管件3中，并且两者之 间间隙配合。锥形压头1位于瓣模2内，一并置于保护套4内。保护套的最大内径与锥形 压头的平台外径之间间隙配合。锥形压头1为回转体，其外形呈“T”字形。锥形压头1 一端为与材料力学性能试 验机压头接触的配合平台，该配合平台的外径同保护套4的最大内径，本实施例中，该平台 的直径为030mm，高为7mm。在锥形压头1平台一个端面中心有变径的锥形杆，形成了锥形 压头1的挤胀工作端；锥形压头1挤胀工作端锥度的半锥角为8°，小端直径为05.16mm。如附图3和附图4所示。瓣模2由四瓣外形和结构均相同的模瓣组成；在各瓣模 瓣两端的外圆周表面分别有弹性圈5的安装槽，通过0型弹性圈5将各块模瓣约束为整体。 组合后的瓣模2为中空圆柱形，其内孔为锥形，并且该内锥形与锥形压头的锥度相同，亦为 8°。组合后的瓣模外径同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。保护套4为中空回转体。保护套4的内孔为贯通的台阶孔。保护套4 一端内孔的 孔径同锥形压头1配合平台的外径；保护套4中部内孔的孔径大于被测试管件外径5mm，预 留了被测试管件变形的空间；保护套另一端的孔径大于与之配合的锥形压头1锥形端的外 径，使锥形压头1的锥形端装入该内孔后与保护套4不干涉。利用本实施例测试装置挤胀管件时，通过材料力学性能试验机驱动锥形压头1，锥 形压头1向下沿管件作轴向运动，从而使锥形压头1驱动瓣模2径向向外撑开，对管件进行 挤胀作用，最后将管件胀裂，从而实现对其周向力学性能的测试。
4[0024]实施例二本实施例是一种测试7050高强铝合金管件周向力学性能的装置。被测试件的具 体尺寸为022mmxl mm，高度为20_。本实施例包括锥形压头1、瓣模2和保护套4。锥形压头1和瓣模2均采用 Crl2MolVl钢制成，保护套4采用45#钢制成。瓣模2放置于被测试管件3中，并且两者之 间间隙配合。锥形压头1位于瓣模2内，一并置于保护套4内。保护套的最大内径与锥形 压头的平台外径之间间隙配合。锥形压头1为回转体，其外形呈“T”字形。锥形压头1 一端为与材料力学性能试 验机压头接触的配合平台，该平台的外径同保护套4的最大内径，本实施例中，该平台的直 径为030mm，高为7mm。在锥形压头1平台一个端面中心有变径的锥形杆，形成了锥形压头 1的挤胀工作端；锥形压头1挤胀工作端锥度的半锥角为10°，小端直径为05.16mm。如附图3和附图4所示。瓣模2由五瓣外形和结构均相同的模瓣组成；在各瓣模 瓣两端的外圆周表面分别有弹性圈的安装槽，通过0型弹性圈将各块模瓣约束为整体。组 合后的瓣模2为中空圆柱形，其内孔为锥形，并且该内锥形与锥形压头的锥度相同，亦为 10°。组合后的瓣模外径同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。保护套4为中空回转体。保护套4的内孔为贯通的台阶孔。保护套4 一端内孔的 孔径同锥形压头1配合平台的外径；保护套4中部内孔的孔径大于被测试管件外径6mm，预 留了被测试管件变形的空间；保护套另一端的孔径大于与之配合的锥形压头1锥形端的外 径，使锥形压头1的锥形端装入该内孔后与保护套4不干涉。利用本实施例测试装置挤胀管件时，通过材料力学性能试验机驱动锥形压头1，锥 形压头1向下沿管件作轴向运动，从而使锥形压头1驱动瓣模2径向向外撑开，对管件进行 挤胀作用，最后将管件胀裂，从而实现对其周向力学性能的测试。实施例三本实施例是一种测试69111高强钢管件周向力学性能的装置。被测试件的具体尺 寸为025mmxl mm,高度为22_。本实施例包括锥形压头1、瓣模2和保护套4。锥形压头1和瓣模2均采用 Crl2MolVl钢制成，保护套4采用45#钢制成。瓣模2放置于被测试管件3中，并且两者之 间间隙配合。锥形压头1位于瓣模2内，一并置于保护套4内。保护套的最大内径与锥形 压头的平台外径之间间隙配合。锥形压头1为回转体，其外形呈“T”字形。锥形压头1 一端为与材料力学性能试 验机压头接触的配合平台，该平台的外径同保护套4的最大内径，本实施例中，该平台的直 径为035mm，高为7mm。在锥形压头1平台一个端面中心有变径的锥形杆，形成了锥形压头 1的挤胀工作端；锥形压头1挤胀工作端锥度的半锥角为12°，小端直径为05.16mm。如附图3和附图4所示。瓣模2由五瓣外形和结构均相同的模瓣组成；在各瓣模 瓣两端的外圆周表面分别有弹性圈的安装槽，通过0型弹性圈将各块模瓣约束为整体。组 合后的瓣模2为中空圆柱形，其内孔为锥形，并且该内锥形与锥形压头的锥度相同，亦为 12°。组合后的瓣模外径同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。保护套4为中空回转体。保护套4的内孔为贯通的台阶孔。保护套4 一端内孔的 孔径同锥形压头1配合平台的外径；保护套4中部内孔的孔径大于被测试管件外径7mm，预留了被测试管件变形的空间；保护套另一端的孔径大于与之配合的锥形压头1锥形端的外 径，使锥形压头1的锥形端装入该内孔后与保护套4不干涉。利用本实施例测试装置挤胀管件时，通过材料力学性能试验机驱动锥形压头1，锥 形压头1向下沿管件作轴向运动，从而使锥形压头1驱动瓣模2径向向外撑开，对管件进行 挤胀作用，最后将管件胀裂，从而实现对其周向力学性能的测试。实施例四本实施例是一种用于测试69111高强钢管件周向力学性能的装置。被测试件的具 体尺寸为03Ommxl mm，高度为25_。本实施例包括锥形压头1、瓣模2和保护套4。锥形压头1和瓣模2均采用 Crl2MolVl钢制成，保护套4采用45#钢制成。瓣模2放置于被测试管件3中，并且两者之 间间隙配合。锥形压头1位于瓣模2内，一并置于保护套4内。保护套的最大内径与锥形 压头的平台外径之间间隙配合。锥形压头1为回转体，其外形呈“T”字形。锥形压头1 一端为与材料力学性能试 验机压头接触的配合平台，该平台的外径同保护套4的最大内径，本实施例中，该平台的直 径为040mm，高为7mm。在锥形压头1平台一个端面中心有变径的锥形杆，形成了锥形压头 1的挤胀工作端；锥形压头1挤胀工作端锥度的半锥角为15°，小端直径为05.16mm。如附图3和附图4所示。瓣模2由六瓣外形和结构均相同的模瓣组成；在各瓣模 瓣两端的外圆周表面分别有弹性圈的安装槽，通过0型弹性圈将各块模瓣约束为整体。组 合后的瓣模2为中空圆柱形，其内孔为锥形，并且该内锥形与锥形压头的锥度相同，亦为 15°。组合后的瓣模外径同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。保护套4为中空回转体。保护套4的内孔为贯通的台阶孔。保护套4 一端内孔的 孔径同锥形压头1配合平台的外径；保护套4中部内孔的孔径大于被测试管件外径8mm，预 留了被测试管件变形的空间；保护套另一端的孔径大于与之配合的锥形压头1锥形端的外 径，使锥形压头1的锥形端装入该内孔后与保护套4不干涉。利用本实施例测试装置挤胀管件时，通过材料力学性能试验机驱动锥形压头1，锥 形压头1向下沿管件作轴向运动，从而使锥形压头1驱动瓣模2径向向外撑开，对管件进行 挤胀作用，最后将管件胀裂，从而实现对其周向力学性能的测试。
权利要求一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，所述的瓣模式薄壁管件周向力学性能测试装置包括锥形压头(1)、瓣模(2)和保护套(4)；瓣模2放置于被测试管件(3)中，并且两者之间间隙配合；锥形压头(1)位于瓣模(2)内，一并置于保护套(4)内；保护套的最大内径与锥形压头的平台外径之间间隙配合。
2.如权利要求1所述一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，锥形压头 (1)的一端为与材料力学性能试验机压头接触的配合平台，另一端为锥形的挤胀工作端； 锥形压头(1)挤胀工作端锥度的半锥角为8°或10°或12°或15°。
3.如权利要求1所述一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，瓣模(2)由 多瓣外形和结构均相同的模瓣组成；组合后的瓣模(2)的内孔为锥形，并且该内锥形与锥 形压头的锥度相同；在各瓣模瓣两端的外圆周表面分别有弹性圈的安装槽。
4.如权利要求1所述一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，瓣模外径 同被挤胀测试管件的内径，高度同被挤胀测试管件的高度。
5.如权利要求1所述一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，保护套(4) 的内孔为贯通的台阶孔；保护套(4) 一端内孔的孔径同锥形压头(1)配合平台的外径；保 护套(4)中部内孔的孔径大于被测试管件外径6mm 12mm;保护套另一端的孔径大于与之 配合的锥形压头(1)锥形端的外径，使锥形压头(1)的锥形端装入该内孔后与保护套(4) 不干涉。
6.如权利要求1所述一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，其特征在于，锥形压头 (1)上的配合平台的外径同保护套(4)的最大内径。
专利摘要一种测试薄壁管件周向力学性能的装置，包括锥形压头、瓣模和保护套；瓣模位于被测试管件中；锥形压头位于瓣模内，一并置于保护套内；保护套的最大内径与锥形压头的平台外径之间间隙配合。锥形压头挤胀工作端锥度的半锥角为8°或10°或12°或15°。瓣模由多瓣外形和结构均相同的模瓣组成；保护套内孔一端的孔径同锥形压头配合平台的外径，中部的孔径大于被测试管件外径，另一端的孔径大于与之配合的锥形压头锥形端的外径，使锥形压头的锥形端装入该内孔后与保护套不干涉。本实用新型实现了在材料力学性能试验机上受载过程中将轴向压力转换为径向的胀形力，准确获得薄壁管件真实的周向力学性能，从而对后续薄壁管件的设计及工程应用提供了精确的力学性能支持。
文档编号G01N3/02GK201607369SQ20102010917
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者李付国, 李剑飞, 范娟, 虞文军 申请人:西北工业大学