一种高速穿孔试验装置的制造方法

文档序号:10932341
一种高速穿孔试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种高速穿孔试验装置,包括用于安装试件的试件安装机构及对所述试件进行穿孔加载的加载机构,所述试件安装机构包括用于安装试件的安装单元,所述加载机构包括分别位于所述安装单元两侧的加载盘、连接在两侧所述加载盘之间且与所述试件安装机构滑动连接的连接杆、固定设置在其中一侧所述加载盘上的用于对所述试件穿孔的锤头、及与另一侧所述加载盘固定连接的加载杆,所述锤头位于所述安装单元的一侧且位于两侧所述加载盘之间。本实用新型的试验装置可以直接应用在高速拉伸试验机上,可以实现低、中、高不同应变率下的高速穿孔试验。
【专利说明】
一种高速穿孔试验装置
技术领域
[0001]本发明属于材料力学性能动态测试与表征领域,用于汽车、航空等行业,具体涉及一种高速穿孔试验装置。
【背景技术】
[0002]轻量化材料在汽车碰撞载荷下的力学行为依赖于应力状态,如高强钢等金属材料在动态载荷下的断裂力学特性跟材料局部的拉伸、压缩、剪切变形相关。高聚物等非金属材料动态载荷作用下的屈服及断裂力学行为对应力状态呈现更显著的相关性。因此,有必要通过试验手段获得材料在不同应力状态下的动态力学行为,穿孔测试一般用于获取材料受双向或等轴拉伸的平面应力状态的力学特性,也常用于验证高级材料本构模型。目前,对于材料穿孔测试,通常是在电子万能试验机上完成。但是,电子万能试验机只能实现准静态或较低应变率下的试验,不能用于动态、高速试验。实际汽车碰撞性能开发中,对于高强钢、塑料等车用材料,更需要关注的是材料在中、高应变率(l-1000/s)加载下的动态力学特性。使用落锤试验台虽然可以实现动态穿孔测试,但由于冲击过程中存在能量损失,无法实现对试样恒速加载,试验过程中应变率变化较大;其次对于网状织物和电池隔膜等薄膜材料(厚度小,载荷低),落锤试验台系统复杂、精度较差、且加载能量偏大,采集的信噪比较低,无法进行有效测量。

【发明内容】

[0003]本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种高速穿孔试验
目.ο
[0004]为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0005]一种高速穿孔试验装置,包括用于安装试件的试件安装机构及对所述试件进行穿孔加载的加载机构,所述试件安装机构包括用于安装试件的安装单元,所述加载机构包括分别位于所述安装单元两侧的加载盘、连接在两侧所述加载盘之间且与所述试件安装机构滑动连接的连接杆、固定设置在其中一侧所述加载盘上的用于对所述试件穿孔的锤头、及与另一侧所述加载盘固定连接的加载杆,所述锤头位于所述安装单元的一侧且位于两侧所述加载盘之间。
[0006]优选地,所述试件安装机构还包括夹具,所述安装单元固定设置在所述夹具上,所述连接杆与所述夹具滑动连接。
[0007]更优选地,所述夹具包括底板、顶板、两端部分别与所述顶板和底板连接的侧板,所述安装单元固定设置在所述顶板上,所述底板、顶板、侧板共同构成容纳空间,所述锤头和连接有所述锤头的加载盘位于所述容纳空间内,所述加载杆和连接有所述加载杆的加载盘位于所述容纳空间外,所述连接杆与所述顶板滑动连接。
[0008]具体地,所述试验装置还包括两端部分别与所述顶板和底板连接的导杆,连接有所述锤头的加载盘与所述导杆滑动连接。
[0009]更具体地,所述连接杆的滑动方向与所述导杆的长度方向相平行。
[0010]具体地,所述顶板的相对二面分别设置有第一缓冲垫和第二缓冲垫,所述第一缓冲垫位于连接有所述加载杆的加载盘和顶板之间,所述第二缓冲垫位于连接有所述锤头的加载盘和顶板之间。
[0011]更优选地,所述安装单元包括与所述夹具固定设置的夹板单元,所述夹板单元包括第一夹板和第二夹板,所述试件位于所述第一夹板和第二夹板之间且由所述第一夹板和第二夹板夹紧设置,所述第一夹板和第二夹板上分别开设有相对应的第一通孔和第二通孔,所述夹具上对应所述第一通孔和第二通孔的位置开设有第三通孔,穿孔试验时,所述锤头依次穿过第三通孔、第二通孔或第一通孔对所述试件进行穿孔。
[0012]具体地,所述安装单元还包括与所述夹具固定连接的固定座、两端部分别与所述夹板单元和固定座连接的连接板,所述固定座上对应所述第一通孔和第二通孔的位置开设有第四通孔。
[0013]优选地,所述加载杆包括第一加载杆和一端部与所述加载盘连接的第二加载杆,所述加载机构还包括两端部分别与所述第一加载杆的一端部和第二加载杆的另一端部相连的卸载杆。
[0014]更具体地,所述卸载杆的外侧面的相对二侧开设有缺口。
[0015]由于以上技术方案的实施,本实用新型与现有技术相比具有下列优点:
[0016]本实用新型的试验装置能够与高速拉伸试验机结合使用,可实现低、中、高不同应变率下的高速穿孔试验。
[0017]本实用新型的试验装置直接安装在高速拉伸试验机上,可将试验机的拉伸加载变为对试样的穿孔加载,从而实现对塑料、薄膜等常用的汽车材料的动态穿孔测试,获取材料在低、中、高不同应变率下的穿孔力学特性。
[0018]本实用新型的试验装置结构简单、制造成本低、安全可靠。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型试验装置的立体图(未显示加载机构);
[0020]图2为本实用新型试验装置的正视图;
[0021]图3为图2中的A-A向剖视图;
[0022]图4为本实用新型试验装置的夹具的立体图;
[0023]图5为本实用新型试验装置的加载机构的立体图;
[0024]图6为本实用新型试验装置的安装单元的放大立体图;
[0025]图中:1、安装单元;101、固定座;102、第一夹板;103、第二夹板;104、第四通孔;105、连接板;2、加载机构;201、第一加载盘;202、第二加载盘;203、连接杆;204、第一加载杆;205、第二加载杆;206、锤头;207;卸载杆;208、缺口; 3、试件;4、导杆;5、第一缓冲垫;6、第二缓冲垫;7、夹具;701、底板;702、顶板;703、侧板;704、第三通孔。
【具体实施方式】
[0026]以下结合说明书附图对本实用新型做进一步描述:
[0027]如附图1?6所示,一种高速穿孔试验装置,包括用于安装试件3的试件安装机构及对试件3进行穿孔加载的加载机构2,试件安装机构包括用于安装试件3的安装单元I,加载机构2包括分别位于安装单元两侧的加载盘,具体分别为第一加载盘201和第二加载盘202,加载机构2还包括连接在两侧第一加载盘201和第二加载盘202之间且与试件安装机构滑动连接的连接杆203、固定设置在第一加载盘201上的用于对试件3穿孔的锤头206、及与第二加载盘202固定连接的加载杆,锤头206位于安装单元I的一侧且位于第一加载盘201和第二加载盘202之间。
[0028]试件安装机构还包括夹具7,安装单元I固定设置在夹具7上,连接杆203与夹具7滑动连接。具体地,夹具7包括底板701、顶板702、两端部分别于顶板702和底板701连接的侧板703,安装单元I固定设置在顶板702上,底板701、顶板702和侧板703共同构成容纳空间,锤头206和第一加载盘201位于容纳空间内,加载杆和第二加载盘202位于容纳空间外,连接杆203与顶板702滑动连接,滑动方向为连接杆203的长度方向。
[0029]试验装置还包括两端部分别与顶板702和底板701连接的导杆4,第一加载盘201与导杆4滑动连接。连接杆203的滑动方向与导杆4的长度方向相平行。导杆4的设置确保第一加载盘201和第二加载盘202沿连接杆203的滑动方向加载。
[0030]本实用新型试验装置的安装单元I包括与顶板702固定设置的夹板单元,夹板单元包括第一夹板102和第二夹板103,试件3位于第一夹板102和第二夹板103之间且由第一夹板102和第二夹板103夹紧设置,第一夹板102和第二夹板103上分别开设有相对应的第一通孔和第二通孔,顶板702上对应第一通孔和第二通孔的位置开设有第三通孔704,穿孔试验时,锤头206依次穿过第三通孔704、第二通孔或第一通孔对试件3进行穿孔。
[0031]该安装单元I还包括与顶板702固定连接的固定座101、两端部分别与夹板单元和固定座101连接的连接板105,具体地,连接板105的两端部分别与固定座101和第二夹板103连接,固定座101上对应第一通孔和第二通孔的位置开设有第四通孔104。连接板105设置有2块,对称设置在第四通孔104的两侧。穿孔试验时,锤头206依次穿过第三通孔704、第四通孔104、第二通孔对试件3进行穿孔。
[0032]顶板702的相对二面分别设置有第一缓冲垫5和第二缓冲垫6,第一缓冲垫5位于第二加载盘202和顶板702之间,第二缓冲垫6位于第一加载盘201和顶板702之间。如此避免了第一加载盘201和第二加载盘202与夹具7的刚性接触冲击,损坏装置及测量系统。
[0033]本实施例中,加载杆包括第一加载杆204和一端部与第二加载盘202连接的第二加载杆205,加载机构2还包括两端部分别与第一加载杆204的一端部和第二加载杆205的另一端部相连的卸载杆207,卸载杆207的外侧面的相对二侧开设有缺口 208。该卸载杆207具有载荷限制的自动卸载功能,能保护该试验装置。当载荷达到卸载杆207的破坏载荷,卸载杆207会发生断裂破坏,从而实现对装置的卸载,保护试验装置。
[0034]本实用新型试验装置的工作原理:
[0035]将夹具7固定在高速拉伸试验机“T”型槽上,第一加载杆204固定连接在高速拉伸试验机的夹头上,安装单元I的固定座101固定连接在夹具7的顶板702上,试件3安装在安装单元I的第一夹板102和第二夹板103之间。
[0036]当高速拉伸试验机工作时,高速拉伸试验机的夹头拉动第一加载杆204向上运动,进而拉动第二加载盘202向上运动,带动第一加载盘201在导杆4上沿导杆4向上运动,锤头206随着第一加载盘201向上运动,从而实现对试件3的穿孔加载。
[0037]对穿孔力的测量,是在2块连接板105上粘贴应变片,固定座101将穿孔力转化为2块连接板105所受到的拉力,应变片测量连接板105所受到的拉力,从而通过计算得到试件3所受到的穿孔力。
[0038]另一方面,试验装置的卸载杆207的设置,具有载荷限制的自动卸载功能,保护试验装置,当载荷达到卸载杆207的破坏载荷,卸载杆207发生断裂破坏,从而实现对装置的卸载,保护试验装置。
[0039]综上所述,本实用新型高速穿孔试验装置具有如下优势:
[0040](I)本实用新型试验装置与高速拉伸试验机结合使用,可实现低、中、高不同应变率下的高速穿孔试验;
[0041](2)针对不同材料,可设计卸载杆及对应的失效载荷,避免过载损坏设备;
[0042](3)将高速拉伸试验机转“拉”为“压”,直接通过高速拉伸试验机加载,操作简单;
[0043](4)该试验装置实现了穿孔力转化为拉力测量;
[0044](5)该试验装置结构简单、制造成本低、安全可靠。
[0045]以上对本实用新型做了详尽的描述,其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围,凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种高速穿孔试验装置,包括用于安装试件的试件安装机构及对所述试件进行穿孔加载的加载机构,其特征在于:所述试件安装机构包括用于安装试件的安装单元,所述加载机构包括分别位于所述安装单元两侧的加载盘、连接在两侧所述加载盘之间且与所述试件安装机构滑动连接的连接杆、固定设置在其中一侧所述加载盘上的用于对所述试件穿孔的锤头、及与另一侧所述加载盘固定连接的加载杆,所述锤头位于所述安装单元的一侧且位于两侧所述加载盘之间。2.根据权利要求1所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述试件安装机构还包括夹具,所述安装单元固定设置在所述夹具上,所述连接杆与所述夹具滑动连接。3.根据权利要求2所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述夹具包括底板、顶板、两端部分别与所述顶板和底板连接的侧板,所述安装单元固定设置在所述顶板上,所述底板、顶板、侧板共同构成容纳空间,所述锤头和连接有所述锤头的加载盘位于所述容纳空间内,所述加载杆和连接有所述加载杆的加载盘位于所述容纳空间外,所述连接杆与所述顶板滑动连接。4.根据权利要求3所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述试验装置还包括两端部分别与所述顶板和底板连接的导杆,连接有所述锤头的加载盘与所述导杆滑动连接。5.根据权利要求4所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述连接杆的滑动方向与所述导杆的长度方向相平行。6.根据权利要求3所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述顶板的相对二面分别设置有第一缓冲垫和第二缓冲垫,所述第一缓冲垫位于连接有所述加载杆的加载盘和顶板之间,所述第二缓冲垫位于连接有所述锤头的加载盘和顶板之间。7.根据权利要求2所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述安装单元包括与所述夹具固定设置的夹板单元,所述夹板单元包括第一夹板和第二夹板,所述试件位于所述第一夹板和第二夹板之间且由所述第一夹板和第二夹板夹紧设置,所述第一夹板和第二夹板上分别开设有相对应的第一通孔和第二通孔,所述夹具上对应所述第一通孔和第二通孔的位置开设有第三通孔,穿孔试验时,所述锤头依次穿过第三通孔、第二通孔或第一通孔对所述试件进行穿孔。8.根据权利要求7所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述安装单元还包括与所述夹具固定连接的固定座、两端部分别与所述夹板单元和固定座连接的连接板,所述固定座上对应所述第一通孔和第二通孔的位置开设有第四通孔。9.根据权利要求1所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述加载杆包括第一加载杆和一端部与所述加载盘连接的第二加载杆,所述加载机构还包括两端部分别与所述第一加载杆的一端部和第二加载杆的另一端部相连的卸载杆。10.根据权利要求9所述的高速穿孔试验装置,其特征在于:所述卸载杆的外侧面的相对二侧开设有缺口。
【文档编号】G01N3/08GK205620235SQ201620406330
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】赖兴华, 尹斌, 黄毅
【申请人】苏州达美特汽车测试技术有限公司
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