一种材料动态力学测试系统的减震装置的制作方法

本实用新型属于材料性能测试装置技术领域，尤其是涉及一种材料动态力学测试系统的减震装置。

背景技术：

目前，材料测试中主要有准静态应力状态测试和高速动态应力状态测试，对于高速动态应力状态测试，国标为gb/t30069-2016中对于测试装置有相关记载，其中，样件、楔形齿块、缓冲器、作动器之间均为刚性连接，对样件的夹持稳定性差，其作动过程中的冲击波震动会完全作用于载荷传感器上，导致数据离散度增大，无法直接为工程使用。但随着各国ncap法规的提升以及对材料使用要求的提高，材料动态力学性能测试的需求越来越多，高速拉伸下消除曲线大幅波动，降低数据离散度是满足测试条件的必要要求。所以现有国标中的测试装置无法满足高速拉伸下消除曲线大幅波动、减小数据离散度的测试。

技术实现要素：

本实用新型针对背景技术中的相关问题，提供一种材料动态力学测试系统的减震装置，该装置能够对板状材料高速拉伸测试的冲击波震荡效应进行有效消除，同时消除曲线大幅波动，离散度偏大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种材料动态力学测试系统的减震装置，包括由上至下顺次固定连接的上夹持件、样件、下夹持件和固定件；

所述上夹持件包括由内至外斜面配合锁紧的上夹块、上锁紧套和外锁紧件；

所述下夹持件包括由内至外斜面配合锁紧的下夹块和下锁紧套，所述下锁紧套与所述固定件固定连接；

样件的上端部由上夹块夹持固定，其下端部由下夹块夹持固定；

所述上夹块和/或下夹块包括外侧面为斜面的缓冲层。

进一步，所述外锁紧件为鼠笼，所述鼠笼下部设有截面为倒等腰梯形的且与所述上锁紧套外围配合的通槽。

进一步，所述鼠笼上部与作动器刚性固定连接。

进一步，所述上夹块为楔形块结构，该上夹块包括内外设置的主体层和缓冲层，所述缓冲层的外表面为一楔形斜面。

进一步，所述主体层、缓冲层和样件之间通过打孔螺栓连接，主体层与样件上设有无螺纹过孔，螺栓位于该无螺纹过孔内。

进一步，所述缓冲层上表面设有缓冲支柱。

进一步，所述下夹持件还包括安装座，所述下夹块为楔形块结构，相对设置的两个所述楔形块下部位于所述安装座内，所述下锁紧套固定套设于所述下夹块和安装座外围。

进一步，所述下夹块与样件之间通过打孔螺栓连接，所述下夹块与样件上设有无螺纹过孔，螺栓位于该无螺纹过孔内。

进一步，所述固定件包括由上至下顺次螺栓固定连接的缓冲过滤块、载荷传感器和下法兰。

本实用新型的有益效果：

(1)上夹持件中鼠笼的通槽、上锁紧套及上夹块均进行了楔形斜面的设计，通过鼠笼相对其余部件向上移动过程中可形成上锁紧套、上夹块及样件的自锁；下夹持件的下锁紧套与下夹块间在测试过程中同样可形成自锁，从而实现上、下夹块对样件两端的稳定夹持作用；

(2)气垫缓冲阻尼块位于样件和楔形缓冲块之间，阻隔了鼠笼、上锁紧套、自锁楔形缓冲块与样件的刚性连接，对高频震荡机械波起到阻尼、过滤作用，使得对样件的作动更平滑、稳定，消除结果曲线大幅波动、离散度偏大的问题；

(3)缓冲支柱为硬橡胶材质制成，试验完成后，样件断裂，楔形缓冲块、气垫缓冲阻尼以及样件上半部分在惯性作用下会向上运动并最终与鼠笼内上部碰撞，在碰撞过程中起到缓冲阻隔作用，防止结构性损坏。

附图说明

图1为实施例中减震装置的平面结构示意图；

图2为实施例中减震装置的立体结构示意图；

图3为实施例中上、下夹持件(未体现上夹持件的鼠笼及下夹持件下锁紧套)的结构示意图；

图4为实施例中上、下夹块的结构示意图；

图5为gb/t30069-2016中测试装置对塑料(pp-td40)样件高速拉伸的测试结果；

图6为本实用新型中减震装置对塑料(pp-td40)样件高速拉伸的测试结果；

图7为本实用新型中减震装置对钢材样件高速拉伸的测试结果；

图8为本实用新型中减震装置对铝合金材料样件高速拉伸的测试结果。

图中：1、上夹持件；11、鼠笼；12、上锁紧套；13、上夹块；131、主体层；132、缓冲层；133、缓冲支柱；2、下夹持件；21、下锁紧套；22、下夹块；23、安装座；3、固定件；31、缓冲过滤块；32、载荷传感器；33、下法兰；4、样件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

在一些实施例中，一种材料动态力学测试系统的减震装置，包括由上至下顺次固定连接的上夹持件1、样件4、下夹持件2和固定件3。

在一些实施例中，所述上夹持件1包括鼠笼11、上锁紧套12和位于所述上锁紧套12内的相对设置的两个上夹块13，所述鼠笼11上部与作动器刚性连接，所述鼠笼11下部设有截面为倒等腰梯形的通槽，所述上夹块13为楔形块结构，该上夹块13包括内外设置的主体层131和缓冲层132，所述缓冲层132的外表面为一楔形斜面，所述缓冲层132上表面设有缓冲支柱133，所述样件4的上端部由两个上夹块13夹持固定；所述上锁紧套12的外表面与所述通槽适配，其内表面与上夹块13适配。

即，为达到对样件4上端部的稳定夹持作用，本实施例中的鼠笼11的通槽、上锁紧套12及上夹块13均进行了斜面/楔形斜面的设计，所述鼠笼11通槽相对其余部件向上移动过程中可形成上锁紧套12、上夹块13及样件4的自锁。

另，为达到测试过程减震的目的，本实施例中至少进行了如下三处设计：

设计一：所述主体层131为气垫缓冲阻尼块，所述缓冲层132为自锁楔形缓冲块；上夹持件1通过自锁楔形缓冲块和气垫缓冲阻尼块，降低鼠笼11与上锁紧套12接触后对样件4的高速冲击波震动影响，达到减震作用，提高测试稳定性。且，气垫缓冲阻尼块位于样件4和楔形缓冲块之间，阻隔了鼠笼11、上锁紧套12、自锁楔形缓冲块与样件4的刚性连接，对高频震荡机械波起到阻尼、过滤作用，使得对样件4的作动更平滑、稳定，消除结果曲线大幅波动、离散度偏大的问题。

另，可根据需要调节自锁楔形缓冲块和气垫缓冲阻尼块的厚度及尺寸，以达到最佳缓冲减震效果，提升测试精度。

设计二：自锁楔形缓冲块、气垫缓冲阻尼和样件4之间通过打孔螺栓连接，气垫缓冲阻尼块与样件4上设有无螺纹过孔，螺栓长度小于过孔总长度；在自锁过程中，打孔螺栓可在两个气垫缓冲阻尼块的过孔中进一步向自锁楔形缓冲块的方向延伸；该打孔螺栓与无螺纹过孔的配合较常规的螺栓螺纹孔的配合更适合应用于样件4力学测试的减震操作。

设计三：所述通槽和上锁紧套12之间涂抹润滑脂，以降低上锁紧套12与鼠笼11通槽之间的摩擦，保证结构稳定性，提高测试精度。

在一些实施例中，所述下夹持件2包括下锁紧套21、下夹块22和安装座23，所述下夹块22为楔形块结构，相对设置的所述楔形块下部位于所述安装座23内，所述样件4的下端部由两个下夹块22夹持固定；所述下锁紧套21套设于所述下夹块22和安装座23外围，所述下锁紧套21与所述安装座23螺栓固定连接。

在试验过程中，下夹块22在下锁紧套21内有向上运动的惯性，达到自锁的效果。

下夹块22与样件4之间通过打孔螺栓连接，下夹块22及样件4上均为无螺纹过孔，该无螺纹过孔在下夹块22上并未贯通，螺栓长度小于过孔总长度。在自锁过程中，打孔螺栓可在两个下夹块22的过孔中进一步向下锁紧套21的方向延伸；该打孔螺栓与无螺纹过孔的配合较常规的螺栓螺纹孔的配合更适合应用于样件4力学测试的减震操作。

在一些实施例中，所述固定件3包括由上至下顺次螺栓固定连接的缓冲过滤块31、载荷传感器32和下法兰33，所述安装座23与所述缓冲过滤块31螺栓固定连接，所述缓冲过滤块31位于下夹持件2和载荷传感器32之间，为一硬质橡胶垫块，增加了向下传递的高频机械波的衰减，达到缓冲减震作用。

在一些实施例中，载荷传感器32的型号优选为kistler9071a，作用为获得试验过程中载荷数值。

上述实施例中的减震装置的测试过程如下：鼠笼11首先向下运动，到达相应位置后开始向上加速，达到既定速度后与上锁紧套12接触开始高速动态拉伸试验作动；在鼠笼11的通槽与上锁紧套12接触的过程中，上锁紧套12和上夹块13一起对样件4进行锁紧(其中包含自锁过程)，下锁紧套21和下夹块22一起对样件4进行锁紧，样件4断裂后试验完成。

试验完成后，样件4断裂，楔形缓冲块、气垫缓冲阻尼以及样件4上半部分在惯性作用下会向上运动并最终与鼠笼11内上部碰撞，缓冲支柱133为硬橡胶材质制成，在碰撞过程中起到缓冲阻隔作用，防止结构性损坏。

在一些实施例中，用本案的减震装置及gb/t30069-2016中测试装置对塑料(pp-td40)样件进行对比测试，结果见图5、图6所示，由该结果可明确得知，本案的减震装置充分消除了结果曲线大幅波动、离散度偏大的问题；且该案减震装置对于钢材、铝合金材料样件的高速拉伸测试结果同样较好，如图7、8所示，该数据可为后续工程应用提供可靠依据。

本实用新型中涉及的斜面至少包括平面斜面和弧面斜面两种情况。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。