拉伸测试设备的制作方法

本实用新型涉及高分子材料性能测试领域，尤其是一种高分子材料的拉伸性能测试设备。

背景技术：

高分子聚合物类材料由于其耐腐蚀性强、力学性能好、使用寿命长及环保等优势在部分领域已逐步取代金属类材料，在现代工程领域中广泛使用。但是随着高分子材料服役时间的增加，材料自身容易出现多种失效模式，直接影响材料的使用寿命。所以实现高分子材料物理性能的有效测试，一直以来都是作为评价高分子材料耐失效性能重要的指标之一。现有常用的测试方法一般为拉伸试验，通过万能拉伸试验系统测量材料的弹性模量E、屈服强度σb和抗拉强度σs等力学参数大小来表征材料性能的好坏。现有的拉伸试验设备在试验过程中，随着拉伸应力的不断增大，试样容易出现滑移现象，特别是试样厚度较厚或较薄时，材料在拉伸过程中更容易出现滑移问题，直接影响试验的正常进行。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是针对拉伸试验机夹持力不足的问题。

本实用新型提供了一种拉伸测试设备，

机架；

一对夹具，所述夹具固定于所述机架上，每个所述夹具上设置有用于夹持试样一端的夹持槽，所述一对夹具的夹持槽开口方向相对；

移动装置，至少一个所述夹具通过所述移动装置固定于所述机架上，以使该夹具在远离或靠近另一个夹具的方向上移动；

辅助锁紧装置，固定于所述夹具上，所述辅助锁紧装置包括锁紧工位和避让工位，当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，对所述夹持槽施加辅助夹紧力；

测力装置，与至少一个所述夹具连接，用于测量所述移动装置移动时产生的拉伸力；

测长装置，固定于所述机架上，包括测量头，所述测量头的测量范围大于所述夹具的移动范围。

优选地，每个所述夹具包括一对夹持面板和中部开设有定位槽的固定座，所述一对夹持面板固定于所述定位槽相对的两侧；每个所述夹持面板的一面为设有防滑纹的固定面，另一面为连接有螺杆的调节面；所述一对夹持面板的固定面之间形成所述夹持槽，所述螺杆一端可转动地固定于所述调节面，另一端贯穿所述固定座且连接有调节旋钮，所述螺杆的旋转轴与所述调节面垂直。

优选地，所述辅助锁紧装置包括第一锁紧机构和第二锁紧机构；

每个所述夹持面板的两侧分别设有卡槽，所述第一锁紧机构和第二锁紧机构分别包括两条凸棱，所述两条凸棱分别与所述一对夹持面板同侧的卡槽相匹配；当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，所述两条凸棱分别插入所述一对夹持面板同侧的卡槽内；或

每个所述夹持面板的两侧分别设有凸棱，所述第一锁紧机构和第二锁紧机构分别包括两条卡槽，所述两条卡槽分别与所述一对夹持面板同侧的凸棱相匹配；当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，所述一对夹持面板同侧的凸棱分别插入所述两条卡槽内。

优选地，所述一对夹持面板中的至少一个设有凹部。

优选地，所述一对夹持面板上均设有所述凹部，所述凹部的深度为0.1mm-3mm。

优选地，所述凹部表面设有防滑纹。

优选地，所述每个所述夹具还包括试样定位装置，所述试样定位装置包括固定组件和定位组件，所述固定组件固定于一个所述夹持面板的侧面，所述定位组件与所述夹持面板垂直，且朝向于另一个所述夹持面板。

优选地，所述测量头包括第一测量杆与第二测量杆；所述第一测量杆与一个所述夹具同步运动，所述第二测量杆与另一个所述夹具同步运动。

优选地，所述测量头包括非接触视频光学测量组件。

优选地，所述一对夹具为上下设置的上夹具与下夹具，所述移动装置固定于所述上夹具上方，所述测力装置固定于所述下夹具底部。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过增设所述辅助锁紧装置，可加强试样与夹具之间的摩擦力，以使试样在拉伸过程中不易滑动，从而提高拉伸试验的精度，减少拉伸试样的失败概率。

2、本实用新型可通过在所述夹持面板中增设与试样配合的凹部，并在所述凹部中设置防滑纹，以进一步增大所述夹持面板对试样的夹持力；而且所述凹部还可对试样起到定位作用，以使试样夹持于最佳位置。

3、本实用新型的测长装置可包括采用非接触视频光学测量组件，无需将测量的信号进行放大和数模转化处理，提高了测量速度和准确度，测量精度也较现有的伸长计高；而且，非接触式测量不会对试样造成任何伤害，从而避免了对拉伸测试的影响；测试过程中，也无需取下测量头，可全程跟踪试样的应变；同时，也避免了现有拉伸设备中试样断裂时，导致伸长计掉落而摔坏的危险。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型又一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参见图1-图3所示的各实施例，本实用新型提出拉伸测试设备的第一实施例：包括

机架1；

一对夹具2,即图中的夹具2A和夹具2B，夹具2A和夹具2B固定于机架1上，夹具2A和夹具2B上设置有用于夹持试样9一端的夹持槽，夹具2A和夹具2B的夹持槽开口方向相对，以分别夹持试样9的两端，将试样9固定；

移动装置3，至少一个夹具2通过移动装置3固定于机架1上，以使该夹具2在远离或靠近另一个夹具2的方向上移动；在图1中夹具2A通过移动装置3固定，移动装置3可带动夹具2A朝向图示中的上方或下方运动，以使夹具2A与夹具2B之间的距离增大或缩小，达到拉伸夹具2A与夹具2B之间的试样9的目的；

辅助锁紧装置，固定于夹具2上，所述辅助锁紧装置包括锁紧工位和避让工位，当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，对所述夹持槽施加辅助夹紧力，以增加对试样9的夹持力，使试样9在拉伸过程中不易滑动或移位，增加拉伸测试的准确率；

测力装置4，与至少一个所述夹具2连接，用于测量所述移动装置3移动时产生的拉伸力；以图1为例，由于试样9被夹持于夹具2A与夹具2B之间，当移动装置3带动夹具2A向上运动时，试样9将产生一定的阻力；当拉伸力超过所述阻力时，夹具2A与夹具2B之间的距离增大，试样9被拉长；所述测力装置4即用于测量试样9被拉长时的拉伸力；

测长装置，固定于机架1上，包括测量头，所述测量头的测量范围大于夹具2的移动范围，以测量夹具2移动过程中，试样9被拉长的实时长度。

使用本实用新型的拉伸测试设备时，所述辅助锁紧装置预先位于所述避让工位，以使试样9的两端分别插入夹具2A的夹持槽和夹具2B的夹持槽内并夹紧；夹紧后，所述辅助锁紧装置调整至所述锁紧工位，以增加对试样9的夹持力；再启动移动装置3，使移动装置3带动夹具2A朝远离夹具2B的方向移动，例如向图1中的上方运动，使试样9拉伸；在拉伸过程中，测力装置4测量拉伸试样9的拉伸力，测长装置测量试样9的实时拉伸长度，所述拉伸力与所述实时拉伸长度可作为材料设计的参考数值；根据所述拉伸力与所述实时拉伸长度还可计算出材料的应变硬化模量值，亦可作为后续设计的参考数值。本实用新型通过增设所述辅助锁紧装置，可加强试样9与夹具2之间的摩擦力，以使试样9在拉伸过程中不易滑动，从而提高拉伸试验的精度，减少拉伸试样的失败概率。

现有的高分子材料应用广泛，但高分子材料在生产、运输及施工等过程中容易造成的缺陷，其产品在后续使用过程中，由于温度、压力和点载荷等外界因素的影响，存在蠕变、应力松弛、快速裂纹扩展、慢速裂纹扩展及材料老化等多种失效模式。以聚乙烯管材为例，慢速裂纹扩展是影响聚乙烯管材使用寿命最主要的失效模式。通过本实用新型的拉伸测试设备，可测试聚乙烯材料的拉伸长度与拉伸力之间的关系，以得到聚乙烯材料的应变硬化模量值；再通过所述应变硬化模量值可快速预测聚乙烯管材的剩余使用寿命。本实用新型的拉伸测试设备加强了试样9与夹具2之间的拉伸力，扩大了拉伸测试设备的使用范围，可用于测量多种材料与不同厚度的试样9。

作为本实用新型的第二实施例，参照图2和图3所示，每个所述夹具包括一对夹持面板21和中部开设有定位槽的固定座22，所述一对夹持面板21固定于所述定位槽相对的两侧；每个所述夹持面板21的一面为设有防滑纹的固定面，另一面为连接有螺杆的调节面；所述一对夹持面板21的固定面之间形成所述夹持槽，所述螺杆一端可转动地固定于所述调节面，另一端贯穿所述固定座且连接有调节旋钮23，所述螺杆的旋转轴与所述调节面垂直，以将调节旋钮23的转动转化为夹持面板21沿螺杆旋转轴方向的直线移动，以调整一对夹持面板21之间的距离，从而夹持不同厚度的试样9；试验完成后，通过调节旋钮23增大夹持面板21之间的距离，也便于取出试样9。

所述两个夹具上的调节旋钮23可设置于同一侧，以调整两个夹具2同一侧的夹持面板21，避免造成所述夹持槽的错位，确保夹持的试样9保持垂直或水平的位置，提高测试准确度；而且，亦便于在测试设备的一侧预留调节空间。

结合图3所示，本实用新型提出又一实施例：所述辅助锁紧装置包括第一锁紧机构和第二锁紧机构；

每个夹持面板21的两侧分别设有卡槽211，所述锁第一锁紧机构和第二锁紧机构分别包括两条凸棱，所述两条凸棱分别与所述一对夹持面板21同侧的卡槽211相匹配；当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，所述两条凸棱分别插入所述一对夹持面板同侧的卡槽211内。

该实施例中的卡槽211和所述凸棱配合时，起到保持两个夹持面板21之间夹持力的作用；尤其是当所述锁第一锁紧机构和第二锁紧机构为可施加辅助夹紧力的机构时，每个锁紧机构的两条凸棱之间的距离可调，通过缩小所述两个凸棱之间的距离，可增加两个夹持面板21之间的夹持力，从而使夹持于两个夹持面板21之间的试样9不会滑移。

所述卡槽与所述凸棱的位置调换时，亦可起到同样的作用；即：所述辅助锁紧装置包括第一锁紧机构和第二锁紧机构；每个所述夹持面板21的两侧分别设有凸棱，所述锁第一锁紧机构和第二锁紧机构分别包括两条卡槽，所述两条卡槽分别与所述一对夹持面板21同侧的凸棱相匹配；当所述辅助锁紧装置位于所述锁紧工位时，所述一对夹持面板21同侧的凸棱分别插入所述两条卡槽内。当所述锁第一锁紧机构和第二锁紧机构为可施加辅助夹紧力的机构时，每个锁紧机构的两条卡槽之间的距离可调，通过缩小所述两个卡槽之间的距离，可增加两个夹持面板21之间的夹持力。

基于第一实施例，本发明提出又一实施例：一对夹持面板21中的至少一个设有凹部，所述凹部的形状可与夹持的试样9一端的形状一致，亦可局部形状的尺寸大于试样9一端的轮廓尺寸，只需所述凹部可卡住试样9不易滑移即可。

所述凹部可仅设于一个夹持面板21上；更佳地：所述一对夹持面板21上均设有所述凹部，所述凹部的深度小于试样9厚度的一半，即：所述试样9的厚度大于两个凹部的深度之和，以使两个夹持面板21的受力均衡，提高夹持的可靠性与夹持面板21的使用寿命。当两个夹持面板21上的所述凹部扣合并抵持于于试样9上时，两个夹持面板21之间仍有部分间隙，以便对所述试样9施加夹持力；而且该凹部还可对试样9起到定位作用，以使试样9夹持于最佳位置。根据试样9的厚度，所述凹部的深度可为0.1mm-3mm。

为进一步提升夹持效果，所述凹部表面设有防滑纹，以在拉伸试样9时，增加试样9与凹部之间的摩擦力，从而增大夹持力。

为便于夹持试样9，所述每个所述夹具2还包括试样定位装置，如图3所示，所述试样定位装置包括固定组件51和定位组件52，固定组件51固定于一个夹持面板21的侧面，定位组件52与夹持面板21垂直，且朝向于另一个夹持面板21。夹持试样9时，如图2所示，试样9的一侧可抵靠于定位组件52上，以将定位组件52作为试样9定位的参照物，使试样9夹持于合适的位置。所述固定组件51上可设置滑槽，以使所述试样定位装置可沿滑槽滑动，以调整定位组件52的位置，从而调整试样9的定位参考位置。

在另一实施例中，所述测长装置的测量头包括可与试样9待测长度一端对齐的第一测量杆61，与试样9待测长度另一端对齐的第二测量杆62；第一测量杆61与一个所述夹具2同步运动，第二测量杆62与另一个所述夹具同步运动，以保证第一测量杆61与第二测量杆62之间的距离与试样9的长度同步。当然，所述夹具2中的一个或两个亦可为静止状态，则对应的第一测量杆61和/或第二测量杆62也是静止状态。本实施例中的两个测量杆可装设于机架1上，亦可装设于一滑轨8上，可随试样9的拉伸而分开，以实时标识试样9的拉伸长度。

更佳地，所述测量头包括非接触视频光学测量组件。非接触视频光学测量组件是用光学的方法测量目标构件或物体两点之间线变形的一种仪器，通常由照明场、相机和控制芯片三部分组成。通过相机直接记录变形过程，无需将测量的信号进行放大和数模转化处理，提高了测量速度和准确度，测量精度也较现有的伸长计高；而且，非接触式测量不会对试样造成任何伤害，从而避免了对拉伸测试的影响；测试过程中，也无需取下测量头，可全程跟踪试样的应变；也避免了现有拉伸设备中试样断裂时，导致伸长计掉落而摔坏的危险。

本实用新型拉伸测试设备中的一对夹具2,即图示的夹具2A和夹具2B，可上下设置，亦可左右设置，为避免重力对测试的影响，优选地夹具2A和夹具2B为上下设置。当所述一对夹具2为上下设置的上夹具与下夹具时，移动装置3固定于所述上夹具上方，如图2所示，所述测力装置4固定于所述下夹具底部，通过检测下夹具受到的拉伸力，得到拉伸试样9的拉伸力。

本实用新型的拉伸测试设备还可包括加热装置7，以对试样9进行加热，提高高分子材料的活性，以得到不同参数条件下的拉伸测试结果。

以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。