一种新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具及其定位盖的制作方法

本发明涉及双轴弯曲测试工具组件，尤其是一种在ring-on-ring双轴弯曲强度测试工具中的定位盖，以及包含该定位盖的新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具。

背景技术：

ring-on-ring双轴弯曲实验(ring-on-ringbiaxialbendingtest)是一种测试结构陶瓷弯曲强度的经典方法。根据astm标准，该夹具由包含加载环安装部、加载环构成的的加载夹具，和由支撑环安装部、支撑环构成的支撑夹具组成(如图1所示)，测试样本被定位在加载环和支撑环之间，上下环在竖直方向的相对运动使试样产生弯曲，弯曲强度即试样在上下环间弯曲断裂时的最大应力。

但该夹具设计在实际使用过程中存在诸多问题。首先，在安装夹具和试样时，要求加载环和支撑环的中轴定位精确到支撑环直径的0.5％，试样和上下环的中轴定位应精确到支撑环直径的2％，若三者中心偏移量过大会使应力分布不均匀，断裂起始点始终位于加载环附近，而在实际操作中由于人工校对误差较大，无法使三者精准对中而产生无效断裂，且耗费时间。并且在加载环与支撑环相对运动的过程中，试样发生移位，上下环和试样间的线或点接触应力以及摩擦力会导致应力集中现象，使试样在实际弯曲强度以外的应力下断裂，造成实验结果不准确。此外，该装置由于缺少容纳样本的结构，导致样本断裂后不容易收集，不便于后期的实验进行。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种辅助对齐加载环、支撑环和测试样本的中轴的定位盖。以对加载环、支撑环和测试样本的中轴进行高精度快速对准。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具的定位盖，所述ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具包括底部安装有加载环的加载环安装部、顶部安装有支撑环的支撑环安装部，两安装部(加载环安装部和支撑环安装部)相对设置，支撑环顶部用于放置测试样本；定位盖底部开设有用于容纳测试样本的容纳腔，所述容纳腔的尺寸与测试样本相应；所述定位盖底部设置有安装机构，以用于将定位盖安装到支撑环安装部上；容纳腔顶部延定位盖顶部方向，开设有通道，该通道尺寸与加载环安装部尺寸相应，加载环安装部置于该通道时，可在该通道内延通道轴向活动；通道位置设计为：在定位盖通过安装机构安装到支撑环安装部上时，置于通道内的加载环安装部所连接的加载环的中轴，与支撑环安装部上连接的支撑环的中轴重叠；容纳腔的位置设计为：在定位盖通过安装机构安装到支撑环安装部上时，容纳腔的中轴与支撑环的中轴重叠。

通过安装机构实现将定位盖安装到支撑环安装部上，以确定定位盖和支撑环安装部间的相对位置，进而可以确定容纳腔与支撑环的相对位置。通过在定位盖上开设通道，可以确定加载环与容纳腔的相对位置。这样就可以确定加载环、支撑环和测试样本间的相对位置，进而将三者的中轴对齐，提高三者的同心度，对齐速度快、结果精准，不会出现误差。定位盖所设计的容纳腔的尺寸与测试样本相应，因此可以防止在测试过程中测试样本的位置发生偏移，使支撑环、加载环和测试样本三者在测试过程中的中轴保持一致，一定程度上避免应力集中。

进一步的，安装机构设计为：在所述定位盖安装到支撑环安装部上时，使所述定位盖的容纳腔形成封闭空间。

封闭的容纳腔可以有效防止破碎的测试样本向四周溅射。

进一步的，安装机构包括至少一个限位结构，所述限位结构可以唯一确定所述定位盖安装到支撑环安装部上的位置。即安装机构可以唯一确定定位盖在支撑环安装部上的位姿。需要说明的是，因对称关系而使得在发生旋转、翻转后，姿态仍与原来一致的情况，也应当视为同一种位姿，即此处的“唯一确定”，仅从整体的姿态进行考虑，不对局部所处位置进行考虑。例如圆环在绕圆心轴旋转的任意状态下，均视为同一种姿态。

进一步的，一个所述限位结构至少包围部分支撑环安装部的四周。即在定位盖安装完成状态下，限位结构位于支撑环安装部的周围。

进一步的额，安装机构至少包括两个相对设置的限位结构。两个相对位置即可准确地确定定位盖的位姿。

为解决上述全部或部分问题，本发明还提供了一种新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具，其包括支撑环、支撑环安装部、加载环、加载环安装部，以及上述定位盖，所述加载环安装部与所述支撑环安装部相对设置，所述加载环安装于所述加载环安装部底部，所述支撑环安装于所述支撑环安装部顶部，所述定位盖通过安装机构安装于所述加载环安装部上，所述加载环安装部设置于所述定位盖的通道内。

上述夹具在安装时，可以快速对加载环、支撑环和测试样本的中轴进行精准对其，且在测试过程中可防止测试样本的位置发生偏转。

进一步的，加载环和所述支撑环中，至少一者安装于对应安装部的底部中部。即将加载环和/或支撑环安装到对应安装部的中央。

进一步的支撑环安装部顶部，开设有收纳腔。该收纳腔可以收集破碎后的测试样本。

进一步的，收纳腔的开口位于所述支撑环之内。这样可以进一步确保支撑环安装部对支撑环的稳固支撑作用。

进一步的，定位盖的通道的内径较所述加载环安装部的直径长0.05mm。这样，可以在通道与加载环安装部间留有活动的宽容度，减小相互间的磨损。

进一步的，定位盖的通道表面，和/或所述加载环安装部对应于通道的侧面为光滑面。

由于加载环安装部需要在通道内活动(测试过程)，上述设计可以有效降低加载环安装部和通道间的磨损，防止后期定位出现误差。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本设计的定位盖，可以实现对加载环、支撑环和测试样本间的制约，以快速对其三者的中轴，防止了人工校正的误差，减小了夹具安装和校准时间，提高了测试效率。

2、本发明的定位盖可防止破碎的样本碎片随处溅射，对其活动空间有良好的限制作用。

3、本发明的夹具在工作过程中，可确保加载环、支撑环和测试样本中轴的稳定性，提高了测试准确率。

4、本发明的夹具可对破碎的样本进行收集，确保样本碎片的完整性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是现有ring-on-ring双轴弯曲强度测试装置的结构图。

图2是本发明的定位盖的结构图。

图3是本发明新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具的剖面图。

图4是图3的立体视角图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图2所示，本实施例公开了一种用于ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具的定位盖，ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具包括底部安装有加载环2a的加载环安装部2、顶部安装有支撑环4a的支撑环安装部4，两安装部相对设置，支撑环4a顶部用于放置测试样本3。该定位盖1底部开设有用于容纳测试样本3的容纳腔1d，该容纳腔1d的尺寸与测试样本3相应，以使得测试样本3置于该容纳腔1d后，无法左右移动。定位盖1底部设计有安装机构1b，以用于将定位盖1安装到支撑环安装部4上。在容纳腔1d顶部延定位盖顶部1a方向，开设有通道1c，该通道1c尺寸与加载环安装部2尺寸相应，加载环安装部2置于该通道1c时，可在该通道1c内延通道1c轴向活动。通道1c位置设计为：在定位盖1通过安装机构1b安装到支撑环安装部4上时，置于通道1c内的加载环安装部2所连接的加载环2a的中轴与支撑环安装部4上连接的支撑环4a的中轴重叠(即一致)；容纳腔1d的位置设计为：在定位盖1通过安装机构1b安装到支撑环安装部4上时，容纳腔1d的中轴与支撑环4a的中轴重叠。

以下实施例参见附图3-4。

实施例二

本实施例公开了一种新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具，其包括加载环安装部2、加载环2a、支撑环安装部4、支撑环4a以及定位盖1，加载环安装部2与支撑环安装部4相对设置，加载环2a安装于加载环安装部2底部，支撑环4a安装于支撑环安装部4顶部，定位盖1通过安装机构1b安装于支撑环安装部4顶部。在定位盖1上，开设有可允许加载环安装部2通过的通道1c，该通道1c的尺寸与加载环安装部2相应，加载环安装部2设置于该通道1c内，通道1c的位置设计为：加载环安装部2在通道1c内活动时，加载环2a的中轴与支撑环4a的中轴一致。在定位盖1底部，开设有容纳测试样本3的容纳腔1d。该容纳腔1d的尺寸与测试样本3的尺寸相应。该容纳腔1d的中轴与支撑环4a的中轴对齐(当定位盖1安装到所述支撑环安装部4上时)。

实施例三

本实施例公开了一种新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具，其包括加载环安装部2、加载环2a、支撑环安装部4、支撑环4a以及定位盖1，加载环2a较支撑环4a直径小，支撑环安装部4安装于支撑杆5上，加载环安装部2与支撑环安装部4相对设置，加载环2a安装于加载环安装部2底部中部，支撑环4a安装于支撑环安装部4顶部中部，定位盖1设置于支撑环安装部4上。定位盖1底部周围设计有安装机构1b，用于稳固安装到加载环安装部2顶部四周。在一个实施例中，安装机构1b包括两个相对设置的限位结构，两限位结构均包围支撑环安装部4四周的局部，两个所述限位结构的长度和，至少达到所述支撑环安装部4四周的优弧的长度，形成闭合环状或类闭合环状(有缺口的环)。定位盖1底部中部开设有容纳腔1d，该容纳腔1d的尺寸与测试样本3相应，以使得测试样本3在该容纳腔1d中无法左右移动。该容纳腔1d的中轴与支撑环4a的中轴一致，以使得测试样本3的中轴与支撑环4a的中轴一致。在定位盖顶部1a上，对应于容纳腔1d中轴的位置，开设有尺寸与加载环安装部2尺寸对应的通道1c，该通道1c中轴与容纳腔1d中轴一致，加载环安装部2设置于该通道1c中。这样，在加载环组件、支撑环组件和定位盖1安装完成后，确保了三者中轴的一致性。

实施例四

本实施例公开了一种新型ring-on-ring双轴弯曲强度测试夹具，其包括加载环安装部2、加载环2a、支撑环安装部4、支撑环4a以及定位盖1，加载环安装部2与支撑环安装部4相对设置，加载环2a安装于加载环安装部2底部中部，支撑环4a安装于支撑环安装部4顶部中部，定位盖1下方安装于支撑环安装部4顶部，与支撑环安装部4形成榫卯结构。在一个实施例中，定位盖1底部中部形成凹槽，凹槽内径与支撑环安装部4外径相应，使得支撑环安装部4安装到该凹槽内时，该凹槽四周对支撑环安装部4形成包绕结构。在该凹槽中部，进一步开设有容纳腔1d，该容纳腔1d的尺寸与测试样本3相应，以使得测试样本3在该容纳腔1d中无法左右移动。并且，由于定位盖1底部所设计的凹槽对容纳腔1d起到封闭作用，使得测试过程中破碎的样本被限制于凹槽与容纳腔1d所形成的封闭空间中。容纳腔1d的中轴与支撑环4a中轴一致。在容纳腔1d顶部中央，朝定位盖顶部1a方向开设有通道1c，该通道1c内径较加载环安装部2直径大0.05mm。加载环安装部2设置于该通道1c中。

实施例五

本实施例为对上述任一夹具实施例的优化。定位盖1的通道1c侧面，和加载环安装部2的侧面(与通道1c内表面相应)中，至少有一者(优选两者)的表面经过打磨抛光。

实施例六，本实施例公开了上述任一实施例中夹具的支撑环安装部4的结构。在支撑环安装部4的中部，位于支撑环4a直径范围内，开设了用于收纳样本碎片的收纳腔4b。在一个实施例中，收纳腔4b呈竖直桶状。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。