材料轴向压缩试验机自适应加载头的制作方法

本实用新型属于材料试验技术领域，涉及一种用于材料轴向压缩试验的自动调节加载头位置的装置。

背景技术：

轴向压缩试验是最常见的材料试验方式之一。通常是对圆柱体或者方形断面柱体试样施加轴向力测量其变形，以研究材料的强度和应力应变关系性质。试验要求轴向力加载头的位置居于柱状试样的中心。由于制样、试样安装以及试验仪器加工不可避免地存在误差，因此难以保证试验机的加载头位置与试样的中心恰好对正。

加载头不能对正试样轴心会带来试样偏心受力的问题，引起试验误差，同时也有可能引发加载困难和加载轴磨损。

已有的解决材料压缩试验的加载偏心问题的方案有很多。比如试样放置于可转动的转台上，通过测量试样旋转的轨迹在径向的跳动量，调整试样和转台对中。此方案需要配套的系统复杂，并且需要在多位置多次测量调节，操作复杂，成本较高，并且不便于应用。再比如在轴向加载杆的上端加装球形铰连接，可以万向调节，能有效降低加载引起的偏心程度，但是不能消除偏心误差，并且有可能引起加载困难。

为了解决固定的加载轴线与试样轴心不能对正的问题，保证加载头与试样轴心自动对正，设计研制一种适用于各种材料压缩试验机、结构简单、易于安装、能自动调节加载偏心的加载头装置，对改进和提升材料试验机的性能具有意义。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种用于材料轴向压缩试验的自动调节加载头位置的联接装置。

本实用新型的技术方案为：

一种材料压缩试验机自适应加载头，用于材料轴向压缩试验时自动调节加载头位置，包括上盒1、下盒2、自由加载头4和平头螺钉3。

所述的上盒1为圆盘结构，其上端面设有一凸台结构，凸台结构上设有螺纹，上盒1通过凸台结构的螺纹与材料压缩试验机配套的加载杆8连接；上盒1 通过平头螺钉3与下盒2固定连接。所述的上盒1下端面光滑平整，其表面粗糙度最低要求为Ra3.2。

所述的自由加载头4为“T”型结构，由上方圆盘结构和下方圆柱体结构组成，圆盘结构和圆柱体结构同轴；圆盘直径大于圆柱体直径，且圆柱体底部半球形结构，半球形结构的直径小于试样帽5上的球面直径。

所述的下盒2中部开有两个同轴的圆柱形凹槽；与上盒1临近一侧的圆柱形凹槽直径大于另一个圆柱形凹槽直径；与上盒1临近一侧的圆柱形凹槽的直径大于自由加载头4圆盘的直径，凹槽直径大于自由加载头4上部的圆盘直径的部分为自由加载头4的活动区域，自由加载头4通过平面副安装在下盒2的凹槽内，可以在凹槽内做自由平面滑动，所述的自由加载头4与下盒2的凹槽相接触的两个平面的的表面粗糙度最低要求为Ra3.2。；与上盒1临近一侧的圆柱形凹槽的深度大于圆盘厚度，二者差值为1～2mm。另一个圆柱形凹槽直径大于由加载头4下方圆柱体结构的直径，自由加载头4通过底部半球头与试样帽5 上的球面凹槽相切滑动，进而调整自由加载头4在下盒2凹槽的相对位置，即通过自由加载头4在试样帽5上的球面凹槽内以曲面相切的形式做自由曲面滑动，实现自动调节加载头对中功能。

本实用新型的有益效果为：本装置用于材料轴向压缩试验的施力联接，可以在开始轴向压缩试验时自动调节加载头的位置以保证加载头与试样轴心对正。通过自由加载头在试样帽上的球面凹槽内，以曲面相切的形式做自由曲面滑动，实现自动调节加载对中的功能。本装置可以方便地应用于土工三轴试验机和其它材料的轴向压缩试验机中，具有结构简单小巧、自动精准调节加载轴线位置，降低偏心干扰、适用性强等特点。在三轴试验中，本装置还可以作为附属配件安装在试样压力室内部，减少试验过程中的操作麻烦。

附图说明

图1为本实用新型装置的结构图；

图2为本装置的实物图

图3为本装置使用示意图；

图中：1上盒；2下盒；3平头螺钉；4自由加载头；5试样帽；6透水石； 7试样；8加载杆。

具体实施方式

以土工三轴试验机为例，对本实用新型做进一步说明。

在开始试验前，该装置通过上盒1的上端面中部阶梯凸台结构的螺纹与试验机的加载杆8连接，上盒1通过四个对称分布的平头螺钉3与下盒2固定连接，自由加载头4自由的悬挂在下盒2的凹槽内。

试验开始时，该装置随加载杆8一起向下运动，当自由加载头4的底部半球头与试样帽5的球面凹槽接触时，产生曲面相切滑动，此时自由加载头4在下盒2的凹槽内做平面滑动，直至自由加载头4和试样帽5近似同轴，实现自调节，然后自由加载头4缓慢的被试样帽5的球面凹槽支撑起，与上盒1的下端面接触，此时试验机的荷载全施加在试样帽5上。试样帽5下方依次为透水石6和试样7。

试验结束卸载时，该装置与试样7直接分离，方便试验的拆除与仪器的拆卸。