可拆装的动态拉伸试验夹具的制作方法

本实用新型涉及一种工装夹具，特别是涉及一种快速拆装的动态拉伸试验夹具。

背景技术：

分离式霍普金森拉杆（Split Hopkinson Torsion Bar， SHTB）技术是研究材料在高应变率下动态力学性能的重要手段，基于拉杆中一维应力波假设和试样中应力、应变沿轴向均匀假设，根据一维应力波理论导出试样中的应力-应变关系。在拉伸加载中，由于试样与实验杆界面要承受拉应力，需要使用有一定抗拉强度的连接方式，而由于试验所用试验件纤维含量高，需要有大的夹持或粘接表面，以避免滑移和应力集中。

目前常见的试样与加载杆的连接方式有胶黏连接和螺纹连接。胶黏连接方式中试样为片状哑铃形，与试样连接的入射杆和透射杆端经线切割加工成槽，使用环氧胶将试样与加载杆黏结。螺纹连接方式中试样多为圆柱状，两端攻有外螺纹，与试样连接的入射杆和透射杆端攻相应的内螺纹，试验时将试样拧到杆上实现连接。另一种典型的动态拉伸试验夹具，夹具中间开槽放置试验件，并在槽中涂胶，用螺栓将夹具的两部分夹紧固定。但目前的胶黏连接方式的缺点是黏胶固化时间长，试验后不好拆卸、清洗。螺纹连接方式的缺点是螺纹配合出现间隙，造成信号抖动。中间开槽结构的缺点是胶黏的方式使得试验后试验件不好拆卸，且用螺栓固定的方式产生了孔洞，会破坏试验中波形传递的完整性。

技术实现要素：

针对上述问题，提供一种方便装配及拆卸，可适用于多种试验件厚度，以及能保证试验过程中波形传递完整性的动态拉伸试验夹具，其发明目的是这样实现的：

一种可拆装的动态拉伸试验夹具，包括主夹具、副夹具、加强片和螺纹固定夹具；

其中，所述主夹具为“L”形，“L”短边一端为圆柱体结构，圆柱体结构的内部设有圆形盲孔，盲孔内设有与霍普金森拉杆相匹配的内螺纹；“L”长边一端为半平头圆锥结构，该半平头圆锥结构端部外侧壁设有外螺纹，内侧中心沿纵向设置有凹槽，凹槽主体为长方形扁平结构，端部为喇叭形；

所述副夹具的形状和结构与主夹具半平头圆锥结构相同，其凹槽形状与加强片相匹配；主夹具与副夹具二者配合为一个完整的平头圆锥结构，该平头圆锥结构锥底外径与主夹具圆柱体结构外径相匹配；

所述加强片的形状与所述凹槽的形状相匹配；操作时，试样的上下两侧各粘接一个加强片，其中一个加强片放置于所述凹槽内；

所述螺纹固定夹具为六角形结构，内部设有中心通孔，中心通孔的内侧壁设有与主夹具和副夹具外侧壁螺纹相配合的内螺纹。

优选的，本实用新型所述可拆装的动态拉伸试验夹具中，主夹具和副夹具半平头圆锥结构端部外侧壁的外螺纹为锥螺纹；螺纹固定夹具中心通孔内螺纹为锥螺纹。

优选的，本实用新型所述可拆装的动态拉伸试验夹具中，所述凹槽端部的喇叭形结构深度自向半平头圆锥结构底部向端部逐渐减小。

优选的，本实用新型所述可拆装的动态拉伸试验夹具中，所述主夹具一端的圆柱体结构端面倒圆角，外侧壁设有四方。

优选的，本实用新型所述可拆装的动态拉伸试验夹具中，所述主夹具的凹槽与圆柱体结构连接处设有圆弧倒角。

优选的，本实用新型所述可拆装的动态拉伸试验夹具中，所述加强片的长度小于所述凹槽的长度。

与现有技术相比，本实用新型提供的可拆装的动态拉伸试验夹具具有以下优点：

（1）本实用新型可拆装的动态拉伸试验夹具所采用的加强片为板条状，加工方便，应用广泛，能够避免出现应力集中的现象；

（2）本实用新型可拆装的动态拉伸试验夹具采用螺纹紧固方式压紧试样，方便装配及拆卸，夹具不易损坏，可以重复使用；

（3）本实用新型可拆装的动态拉伸试验夹具无径向开孔，与拉杆及试样装配好后内部无孔洞结构，实现了结构完整，保证了试验过程中波形传递的完整性；

（4）本实用新型可拆装的动态拉伸试验夹具可通过改变加强片的厚度适用于多种试验件厚度，采用加强片与试验件连接，可以增大粘结强度，加强片一端采用斜角过度可以一定程度上消除应力集中问题，之后再与夹具装配后使用螺母压紧，夹具端部斜倒角脱设计使其可应用于高强度和应变率试验。

附图说明

图1是本是实用新型的总体剖面结构示意图。

图2是本实用新型的主夹具的立体结构示意图。

图3是本实用新型的副夹具的立体结构示意图。

图4是本实用新型的螺纹固定夹具的立体结构示意图。

图5是本实用新型的加强片的立体结构示意图。

图6是本实用新型的装配结构示意图。

图中，1、主夹具；2、副夹具；3、螺纹固定夹具；4、加强片；5、试样；6、凹槽；7、圆柱体结构；8、半圆锥结构。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型的技术方案进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

如图1-5所示，一种可拆装的动态拉伸试验夹具，包括主夹具1、副夹具2、加强片3和螺纹固定夹具4；

其中，主夹具1为“L”形，“L”短边一端为圆柱体结构7，圆柱体结构7的内部设有圆形盲孔，盲孔内设有与霍普金森拉杆相匹配的内螺纹，圆柱体结构7的端面为倒圆角，端面外侧壁均匀分布四个槽（即四方）方便装配；“L”长边一端为半平头圆锥结构8，该半平头圆锥结构8端部外侧壁设有外螺纹，内侧中心平面沿纵向设置有凹槽6，凹槽6主体为长方形扁平结构，端部为喇叭形，凹槽6端部的喇叭形结构深度自向半平头圆锥结构底部向端部逐渐减小，用于放置试样；主夹具1的凹槽6与圆柱体结构7连接处设有圆弧倒角。

副夹具2的形状和结构与主夹具1的半平头圆锥结构8完全相同，副夹具2凹槽6形状与主夹具1凹槽6的形状相同，且均与加强片3形状相匹配；主夹具1与副夹具2二者配合为一个完整的平头圆锥结构，该平头圆锥结构锥底外径与主夹具1圆柱体结构7外径相匹配，且其中心为凹槽6；

加强片3的形状与主夹具1和副夹具2的凹槽6的形状相匹配，为带斜面的长方体，加强片3的长度小于凹槽6的长度；操作时，用胶黏在试样5外侧，试样5的上下两侧各粘接一个加强片，其中一个加强片放置于凹槽6内。

所述螺纹固定夹具4为六角形结构，内部设有中心通孔，中心通孔的内侧壁设有与主夹具和副夹具外侧壁螺纹相配合的内螺纹。

本实施例中，主夹具1和副夹具2的半平头圆锥结构端部外侧壁的外螺纹为锥螺纹；螺纹固定夹具3中心通孔内螺纹为锥螺纹。

本实施例中，主夹具1的长度为62cm；圆柱体结构7的外径为40cm；圆形盲孔的内径为20cm；螺纹固定夹具4的厚度为15cm，高度为46.2cm；该可拆装的动态拉伸试验夹具所有部件的材质均为航空高强铝合金7075。

装配步骤：

加强片4用胶黏在试样5一侧，主夹具1与所配套的拉杆通过圆形盲孔内螺纹连接，主夹具1和副夹具2通过中心的凹槽6固定试样5，螺纹固定夹具3通过锥孔上的内螺纹与主夹具1、副夹具2上的外螺纹配合。

试验操作：

试验前，将待测材料切成板条状试样5，其宽度必须与主夹具1和副夹具2的凹槽6相匹配，将两片加强片4用胶黏在试样5的两侧面，将试样5放入主夹具1的凹槽6中，然后将副夹具2的凹槽与试样5贴紧，再将螺纹固定夹具3旋入主夹具1和副夹具2中，使螺纹固定夹具3内锥孔的锥面与主夹具1、副夹具2的锥面契合，使其固定来保证试件不会发生滑脱，最后将主夹具1通过与拉杆相配合的内螺纹装配在拉杆上，如图6所示，通过动态拉伸完成高应变率试验。