测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置及方法与流程

本发明属于轴向抗冲击性能测试技术领域，具体涉及一种测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置及方法。

背景技术：

挤出成型的高分子材料型材(包括棒材、管材等)由于在成型制备过程中产生了大分子链的取向，从而造成了这类材料在力学性能上的各向异性。在测试表征这类材料的力学性能时，轴向的力学性能测试，尤其是对材料的抗冲击性能要求较高时，测试其轴向抗冲击性能是表征材料力学性能的一个重要方面。由于高分子材料型材的力学性能与其制备工艺密切相关，在对这类材料实施轴向抗冲击性能测试时，为了测得型材的真实力学性能，一般是把拟实际使用的型材切割成柱状试样(包括截面为圆形的、圆环形的柱状试样)进行测试。

落锤冲击试验是目前测试柱状试样轴向抗冲击性能的一个主要测试方法。在测试过程中，通常是将被测柱状试样在所要求的温度下保温一定时间后，逐个采用落锤冲击柱状试样，获得各个平行柱状试样的测试数据，然后得到其平均值作为测试结果。通过改变落锤的下落高度(落高)，可以调节冲击柱状试样所采用的冲击速度，从而考察和表征柱状试样在不同冲击速度下的轴向抗冲击性能。

在采用落锤冲击试验测试尺寸较小的柱状试样时，目前存在现有落锤冲击试验仪器所配备的标准落锤较重、在测试冲击速度较大(即落高较大)的条件下无法获得小柱状试样的抗冲击性能有效数据的情况。此外，高分子材料与金属材料或小分子材料在力学性能表现上的一个很重要的不同之处在于其测试数据与测试条件非常相关，测试时环境条件(包括环境温度)发生变化便会造成测试数据的改变，因此要求在测试高分子材料柱状试样的力学性能时，应尽量保证测试各个平行柱状试样时具有一致的环境条件。尽管有如此要求，在实际测试时，也难免在测试平行柱状试样时环境条件出现差异。

技术实现要素：

本发明针对上述问题提供了一种测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置及方法。

为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置，包括下夹具和上夹具，在所述下夹具的上表面均匀设置有多个安放槽，在所述上夹具的下表面设置有与多个安放槽一一对应的安放孔。

进一步，在所述安放孔上方设置有螺纹通孔，且使安放孔和螺纹通孔相通，在每个螺纹通孔内均设置有微调螺纹柱，以根据小柱状试样的高低调整微调螺纹柱的高低，使得多个小柱状试样受力均匀。

再进一步，在所述微调螺纹柱的上表面设置有扭转辅助槽，以方便扭转微调螺纹柱。

更进一步，所述微调螺纹柱为“凸”型，上部为螺纹柱，下部为圆盘，圆盘的直径不小于小柱状试样的外径，以保证与小柱状试样接触的部分均为光滑的表面，从而降低对实验的影响。

更进一步，所述安放槽和安放孔的个数为6个。

测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的方法，包括以下步骤：

a，切割制备若干个尺寸相等的小柱状试样，并保证小柱状试样符合尺寸精度要求且小柱状试样的两个横截面相互平行并且垂直于轴向，精确测量小柱状试样的轴向长度l0和横截面面积s；

b，根据测试的需要将若干小柱状试样装入所述测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置内，并通过调整微调螺纹柱的高低，保证若干小柱状试样之间受力均匀，然后将整个测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置放入恒温设备中保温；

c，将保温之后的整个测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置放在落锤冲击试验仪器的测试平台上，进行落锤冲击测试；

d，将小柱状试样从测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置中取出，测量其轴向长度l；

e，采用下述εw的公式计算每个小柱状试样的单位冲击能应变量，计算若干平行小柱状试样的单位冲击能应变量的平均值作为测试结果，

其中，εw为单位冲击能应变量，其量纲是[j/m²]^-1，l0、l分别是小柱状试样在受落锤冲击之前、之后的轴向长度；s是小柱状试样受落锤冲击之前的横截面积；m是落锤质量；h是落高；g是重力加速度；n是放入测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置中小柱状试样的个数；单位冲击能应变量的物理意义是小柱状试样每单位截面积承受的冲击能量作用下所发生的轴向应变量；单位冲击能应变量的数值越大，表明小柱状试样的轴向抗冲击性能越好。

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1、本发明采用一次性装多粒小柱状试样分散冲击力的方法适应现有的落锤冲击试验仪器所配备较重的落锤，可在不更换试验仪器的情况下对尺寸较小的高分子材料类型的柱状试样进行测试；

2、本发明可减小多次测试高分子材料类型的平行柱状试样时因环境条件差异所带来的测试误差；

3、本发明可根据需要调节被测小柱状试样数量，依照被测小柱状试样材料的抗冲击性能状况，可以在固定标准锤重、固定冲击速度的条件下，通过调节夹持装置中放置小柱状试样的数量，来改变每个小柱状试样所受冲击能量的大小；

4、本发明设置了微调螺纹柱，可根据被测小柱状试样的高低调节微调螺纹柱的高低已保证被测小柱状试样所受的冲击力相同；

5、本发明在微调螺纹柱的上表面设置了扭转辅助槽方便了微调螺纹柱的调节。

附图说明

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明实施例1实验中小柱状试样的实体图；

其中下夹具—1、上夹具—2、安放槽—3、安放孔—4、螺纹通孔—5、微调螺纹柱—6、扭转辅助槽—7。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明进行进一步说明。

如图1至图3所示，测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置，包括下夹具1和上夹具2，在所述下夹具1的上表面均匀设置有多个安放槽3，在所述上夹具2的下表面设置有与多个安放槽3一一对应的安放孔4，所述安放槽3和安放孔4的个数为6个。在所述安放孔4上方设置有螺纹通孔5，且使安放孔4和螺纹通孔5相通，在每个螺纹通孔5内均设置有微调螺纹柱6，以根据小柱状试样的高低调整微调螺纹柱6的高低，使得多个小柱状试样受力均匀。在所述微调螺纹柱6的上表面设置有扭转辅助槽7，以方便扭转微调螺纹柱7。所述微调螺纹柱6为“凸”型，上部为螺纹柱，下部为圆盘，圆盘的直径不小于小柱状试样的外径，以保证与小柱状试样接触的部分均为光滑的表面，从而降低对实验的影响。

测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的方法，包括以下步骤：

a，切割制备若干个尺寸相等的小柱状试样，并保证小柱状试样符合尺寸精度要求且小柱状试样的两个横截面相互平行并且垂直于轴向，采用游标卡尺测量每个小柱状试样的直径和轴向长度l0，采用测量显微镜测量每个小柱状试样的孔径，每种尺寸测量5次，取平均值，根据所测尺寸数据计算得到每个小柱状试样的横截面积s；

b，根据测试的需要将若干小柱状试样装入所述测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置内，并通过调整微调螺纹柱6的高低，保证若干小柱状试样之间受力均匀，然后将整个测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置放入恒温设备中保温；

c，将保温之后的整个测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置放在落锤冲击试验仪器的测试平台上，进行落锤冲击测试；

d，将小柱状试样从测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置中取出，测量其轴向长度l；

e，采用下述εw的公式计算每个小柱状试样的单位冲击能应变量，计算若干平行小柱状试样的单位冲击能应变量的平均值作为测试结果，

其中，εw为单位冲击能应变量，其量纲是[j/m²]^-1，l0、l分别是小柱状试样在受落锤冲击之前、之后的轴向长度；s是小柱状试样受落锤冲击之前的横截面积；m是落锤质量；h是落高；g是重力加速度；n是放入测试多粒小柱状试样轴向抗冲击性能的夹持装置中小柱状试样的个数；单位冲击能应变量的物理意义是小柱状试样每单位截面积承受的冲击能量作用下所发生的轴向应变量；单位冲击能应变量的数值越大，表明小柱状试样的轴向抗冲击性能越好，下表为本实施例的测试结果。

以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。