一种高速拉伸试验机及其加速过程过滤装置制造方法
【专利摘要】本发明属于材料力学性能测试领域，具体涉及一种高速拉伸试验机及其加速过程过滤装置。该装置采用套筒式结构，主要由拉杆和空程筒组成，该装置使得拉伸试件在拉伸试验机加速过程中不受载荷，而在拉伸速度达到设定值后，套筒结构的拉杆和空程筒相互作用，拉伸试件承受恒速拉伸载荷；拉杆和空程筒采用圆锥面配合，以保证拉伸方向和受力均匀；在空程筒锥面连接头的内锥面上开通孔，以减少配合锥面接触过程中的空气阻力；在空程筒锥面连接头的下方安装缓冲垫，以缓解配合锥面接触时的冲击振动。该装置适用于粘弹性材料的高速拉伸试验，也适用于各种材料的拉伸试验。
【专利说明】一种高速拉伸试验机及其加速过程过滤装置
【技术领域】
[0001]本发明属于材料力学性能测试领域，涉及材料的高速拉伸用试验装置，具体涉及一种高速拉伸试验机及其加速过程过滤装置。
【背景技术】
[0002]单向拉伸是测试材料力学性能的重要手段，由于粘弹性材料的力学行为与加载速率密切相关，因此为高应变率下的性能，需要进行高速拉伸测试。当高速拉伸机进行试件拉伸时，拉伸速率是一个加速过程(如图1)，试件受到的拉伸载荷是先慢后快，直到稳定到设定拉伸速度，这样获得的拉伸曲线与设定的恒定高速拉伸条件不完全符合。因此需要一种试验机或在试验机上加装装置使得试件在达到设定的高速后再开始拉伸。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是为高速拉伸试验机提供一种用于滤去加速过程的装置，使得试件始终保持高速拉伸的受载状态。为实现该目的及其相关目的，本发明采用的技术方案如下:
[0004]一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，包括空程筒和拉杆，两者配合采用套筒式结构，空程筒与试验机横梁连接，拉杆与拉伸试件的试件上夹具连接。
[0005]空程筒与拉杆采用圆锥面配合，优选锥角范围为5?15°。
[0006]空程筒由主筒段和锥面连接头组成，并以螺纹连接。
[0007]空程筒锥面连接头的圆锥面上开有排气通孔。
[0008]锥面连接头下面加装缓冲垫。
[0009]空程筒与拉杆之间留有间隙，间隙范围在l_5mm。
[0010]一种高速拉伸试验机，采用带有空程的拉伸结构，主要由空程筒和拉杆组成，空程筒与试验机横梁连接，拉杆与试件的上夹具连接。当拉伸试验机横梁在加速过程中，拉杆与空程筒不相互作用，拉杆和夹具都不运动，拉伸试验机不开始计时和采集数据；当拉伸试验机横梁达到设定速度后，拉杆与空程筒通过锥面接触配合，空程筒带动拉杆开始动作，使得试件上夹具匀速拉伸试件，且拉伸试验机开始计时和采集数据。由于该拉伸试验装置在横梁加速过程中既不拉伸试样也不采集数据，实现了拉伸试件在拉伸过程中始终经受匀速拉伸载荷。
[0011]本发明结构简单，运行可靠，与高速拉伸试验机配合，可以实现材料高速拉伸性能的准确测试，为材料高速拉伸性能测试提供技术支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1拉伸试验机横梁速度变化图。
[0013]图2高速拉伸试验用加速过程过滤装置结构示意图。
[0014]图3加速过程过滤装置在拉伸试验机上的安装图。[0015]其中I空程筒主筒段，2空程筒主筒段/锥面连接头连接螺纹，3拉伸锥面接头，4锥面连接头的圆锥面，5通气孔，6锥面连接头，7缓冲垫压紧螺纹，8缓冲垫，9缓冲垫压盖，10拉杆主体，11空程筒，12拉杆，13拉伸传感器，14试验机横梁，15拉杆接头，16试件上夹具，17拉伸试件，18试件下夹具，19拉伸机底座。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明:
[0017]拉杆有效行程需要根据拉伸试验机最高拉伸速度和拉伸试验机的动力性能来计算和测量，保证拉杆有效行程不低于达到最高拉伸速度时的最大行程；拉杆的直径需要根据拉力(或载荷容量)和拉杆材质来计算；空程筒长度要根据拉杆尺寸设计和计算。
[0018]为了保证试件拉伸时的方向精度，拉杆12和空程筒11采用同角度圆锥面配合，锥角范围为5?15° ;
[0019]为了保证运动拉杆空程运动时不与空程筒干涉，空程筒11与拉杆12之间(拉杆锥面大端/空程筒主体段和空程筒锥面小端/拉杆主体段)留有间隙，间隙范围在1_5_。
[0020]为了减少拉杆12与空程筒11接触瞬间的空气阻力，在空程筒11的圆锥面4上开通气孔5，孔的范围在2-10mm。
[0021]为了缓解拉杆12和空程筒11接触时造成的冲击，在空程筒11的下端加装吸能的非金属缓冲垫8。
[0022]本装置也适用于材料的中低速度拉伸性能测试。
[0023]实施例:
[0024]为进行某粘弹性材料的高速(6000mm/min)性能测试，采取如图2和3所示的拉伸试验机及其加速过程过滤装置，并综合拉伸试件尺寸(试件长度70_，标距120_)、材料性能(伸长率最大120%，最大拉力200N)、拉伸试验机加速特性(加速到6000mm/min距离为120mm)和制造使用等因素,确定拉杆材质为30CrMnSi (表面淬火)，有效长度150mm,拉杆直径25_，头部锥角12°，锥部长70_;空程筒(包括主筒段和锥面连接头)采用螺纹两段式连接,材质也为30CrMnSi (主筒段调质，连接头表面淬火)，主筒段有效长度160_(内径45mm，外径56mm)，与锥面连接头以M56螺纹连接；锥面连接头的内锥角与拉杆匹配，采用12°锥角，并在锥面处开直径6mm通孔；缓冲垫采用厚度为IOmm的硅橡胶，通过压盖以M72螺纹压紧在锥面连接头的下方。
[0025]使用时，首先将将装置的空程筒11与拉伸试验机横梁14连接，拉杆12与拉伸试件17的试件上夹具16连接，并将拉伸传感器13清零；然后降低拉伸试验机横梁14高直至拉杆12有效长度全部缩进空程筒11后安装拉伸试件17到上下夹具中；最后启动拉伸程序，控制空程筒11从拉杆12上方拉出并加速到设定速度后与拉杆锥面接触，匀速拉动试件上夹具16运动，开始计时和试验测试。
【权利要求】
1.一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:包括空程筒(11)和拉杆(12)，两者配合采用套筒式结构，空程筒(11)与试验机横梁(14)连接，拉杆(12)与拉伸试件(17)的试件上夹具(16)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:空程筒(11)与拉杆(12)采用圆锥面配合。
3.根据权利要求2所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:锥角范围为5?15°。
4.根据权利要求1或2或3任一所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:空程筒(11)由主筒段(I)和锥面连接头(6)组成，并以螺纹(2)连接。
5.根据权利要求4所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:锥面连接头出)的圆锥面上开有排气通孔(5)。
6.根据权利要求4所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:锥面连接头(6)下面加装缓冲垫(8)。
7.根据权利要求1或2所述的一种高速拉伸试验用加速过程过滤装置，其特征在于:空程筒(11)与拉杆(12)之间留有间隙，间隙范围在l_5mm。
8.一种高速拉伸试验机，其特征在于:该拉伸试验机采用带有空程的拉伸结构，包括空程筒(11)和拉杆(12)，空程筒(11)和拉杆(12)之间的配合采用套筒式结构，空程筒(11)与试验机横梁(14)连接，拉杆与拉伸试件(17)的试件上夹具(16)连接。
【文档编号】G01N3/02GK103558086SQ201310548121
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】郭宇, 李树谦, 王磊 申请人:中国航天科工集团第六研究院四十一所