一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置及方法与流程

1.本发明属于试验装置的技术领域，具体涉及一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置及方法。


背景技术：

2.搭接焊接作为工程结构的重要连接形式，广泛应用于建筑钢结构、道路、桥梁等大型制造项目，其质量的优劣直接影响工程项目的安全性能。拉伸剪切试验主要用于检测搭接焊接接头的抗拉剪强度，是搭接焊接试件质量评定的重要检测项目。搭接焊接试件拉伸剪切试验一般采用拉力试验机进行测试，根据试件厚度规格和搭接错位尺寸选择对应的夹具进行装夹，通过拉力试验机缓慢施加轴向拉力作用于搭接试件上、下夹持端，持续加载直至试件断裂，测得搭接试件拉伸剪切强度。
3.保证试验拉力方向与试件纵向轴线平行是精确测量搭接焊接试件拉伸剪切强度的关键，采用传统检测方法存在以下缺陷：
4.1.搭接试件材料规格各异，针对不同搭接错位尺寸配置专用夹具，数量多、成本高且更换复杂；
5.2.采用常规拉力试验机夹具直接装夹搭接试件，将搭接试件强行矫直，易导致试验机损坏、试件发生部分扭曲，且实际轴向作用力低于试验机拉力示值，降低测试精度。
6.因此，需要设计一种拆装便捷、有效解决不同规格搭接焊接试件的夹持问题，提高测量精度的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明提供一种拆装便捷、有效解决不同规格搭接焊接试件的夹持问题，提高测量精度的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置及试验方法。
8.本发明提供一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置，包括拉力试验机和夹持套件，所述拉力试验机上设置有凹槽，所述夹持套件上设置有与所述凹槽匹配的凸槽，所述夹持套件与所述拉力试验机通过所述凹槽和凸槽滑动连接；所述夹持套件包括第一夹头套件，所述第一夹头套件包括左夹块和右夹块，所述左夹块和右夹块的外侧设置有所述凸槽，所述左夹块和右夹块的内侧设置有斜坡滑道，两个所述斜坡滑道呈中心对称设置，所述左夹块和右夹块的内侧还设置有左夹持模块和右夹持模块，所述左夹持模块和右夹持模块分别与所述左夹块和右夹块的斜坡滑道滑动连接，所述左夹持模块和右夹持模块相互靠近的一侧为斜面设置，所述左夹持模块和右夹持模块的斜面呈中心对称设置，所述左夹持模块和右夹持模块配合用于夹紧待测试的搭接焊接试样。
9.优选地，所述夹持套件还包括第二夹头套件，所述第二夹头套件包括第二左夹块和第二右夹块，所述第二左夹块和第二右夹块的外侧设置有所述凸槽，所述第一夹头套件与所述第二夹头套件分别设置在所述拉力试验机的上下方并与所述拉力试验机滑动连接。
10.优选地，所述第二左夹块和第二右夹块的内侧为凹凸不平设置的直平面，所述第
二左夹块和第二右夹块相互靠近配合用于夹紧待测试的搭接焊接试样。
11.优选地，所述左夹块和右夹块在所述斜坡滑道的一端分别设置有连接部，所述第一夹头套件还包括有左控制转轴和右控制转轴，所述左控制转轴穿过所述连接部后与所述左夹持模块转动连接，所述右控制转轴穿过所述连接部后与所述右夹持模块转动连接，所述左控制转轴和右控制转轴分别控制所述左夹持模块和右夹持模块在所述斜坡滑道中的位置。
12.优选地，所述左控制转轴和右控制转轴的外表面设置有螺纹，所述连接部设置有与所述螺纹对应的内螺纹，所述左控制转轴和右控制转轴通过螺纹连接旋转控制所述左夹持模块和右夹持模块的位置。
13.优选地，所述左夹块和右夹块的一侧分别设置有与所述斜坡滑道平行的刻度标尺，两个所述刻度标尺的“0”刻度在同一端，初始状态下，所述左夹持模块和右夹持模块的一端对准所述“0”刻度的位置，所述刻度标尺的读数为所述左夹持模块和右夹持模块在所述斜坡滑道上滑动后的水平距离。
14.优选地，在所述左夹持模块或所述右夹持模块上还设置有试样定位装置，所述试样定位装置呈“l”形，所述试样定位装置包括底板和立板，所述底板和立板相互垂直，所述底板与所述左夹持模块或所述右夹持模块活动连接，所述立板相对于所述左夹持模块或所述右夹持模块向外伸出。
15.优选地，所述底板上开设有滑动槽，所述底板通过限位螺栓与所述左夹持模块或所述右夹持模块连接，所述试样定位装置通过所述滑动槽相对于所述限位螺栓前后滑动。
16.优选地，所述立板上设置有两个或以上的支撑条，所述支撑条伸出所述立板并朝向所述左夹持模块和所述右夹持模块相互靠近的一侧，所述支撑条在同一平面上。
17.本发明还提供一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验方法，其应用如上述任一项所述的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置进行试验，其方法包括如下的步骤：
18.将第一夹头套件和第二夹头套件分别安装在拉力试验机的上下方并固定；
19.测量搭接焊接试样的错位尺寸，为m；
20.调节左夹持模块和右夹持模块的位置，使左夹持模块和右夹持模块在刻度标尺上的读数也分别为m；
21.滑动试样定位装置至左夹持模块或右夹持模块的中间位置，并锁紧限位螺栓；
22.将搭接焊接试样的左上端放入左夹持模块和右夹持模块之间，并使搭接焊接试样紧贴试样定位装置的支撑条，确保搭接焊接试样与左夹持模块和右夹持模块垂直放置，且搭接焊接试样伸入左夹持模块和右夹持模块的长度大于等于左夹持模块和右夹持模块高度的2/3，启动拉力试验机，夹紧搭接焊接试样的左上端；
23.调节拉力试验机的第二夹头套件的高度，使搭接焊接试样的右下端伸入第二夹头套件的第二左夹块和第二右夹块之间，且确保搭接焊接试样伸入第二夹头套件的长度大于等于第二夹头套件高度的2/3，启动拉力试验机，夹紧搭接焊接试样的右下端；
24.启动拉力试验机缓慢施加轴向拉力直至搭接焊接试样断裂，测得搭接焊接试样的拉伸剪切强度，松开第一夹头套件和第二夹头套件，取下搭接焊接试样残样，完成试验。
25.本发明提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置可通过灵活调整左夹持模块和右夹持模块的位置，使其与搭接焊接试样的错位距离相同，保证了搭接焊接试样被分别夹
持在第一夹头套件和第二夹头套件时试验机拉力方向与试件纵向轴线平行，避免试样被扭曲或者强行矫直，确保拉伸剪切试验装置测量的数据是搭接焊接试样的真实数值，提高了测量精度。
附图说明
26.通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本的主旨。
27.图1为本发明实施例提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置的第一夹头套件的结构示意图；
28.图2为图1中a处的放大图；
29.图3为本发明实施例提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置的第一夹头套件的另外一个视角的结构示意图；
30.图4为本发明实施例提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置的第二夹头套件的结构示意图；
31.图5为本发明实施例提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置的结构示意图。
32.图中：拉力试验机1；夹持套件2；凹槽3；凸槽4；第一夹头套件5；左夹块6；右夹块7；斜坡滑道8；左夹持模块9；右夹持模块10；第二夹头套件11；第二左夹块12；第二右夹块13；连接部14；左控制转轴15；右控制转轴16；刻度标尺17；“0”刻度18；试样定位装置19；底板20；立板21；滑动槽22；限位螺栓23；支撑条24；搭接焊接试样25；第二凹槽26；第二凸槽27。
具体实施方式
33.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明实施例的技术方案进行更全面的描述。
34.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
35.本文所指的“左”、“右”仅是为了说明不同元件之间的相对位置，并不作为对元件的特征的具体限定。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
37.请参考图1-图4，本发明实施例提供一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置，包括拉力试验机1和夹持套件2，拉力试验机1上设置有凹槽3，夹持套件2上设置有与凹槽3匹配的凸槽4，夹持套件2与拉力试验机1通过凹槽3和凸槽4滑动连接，在本实施例中，用于连接拉力试验机1和夹持套件2的凹槽3与凸槽4为燕尾型滑槽，因为在实际安装时，拉力试验机1与夹持套件2连接的滑槽方向与拉力试验机1的施力方向垂直，将凹槽3与凸槽4设置成燕尾型滑槽，一方面可以保证夹持套件2在拉力试验机1工作的过程中不易滑动，另一方面也保
证拉力试验机1在施力的过程中，夹持套件2不会从凹槽3中掉落，燕尾型滑槽可以增加夹持套件2的受力量。
38.请参考图1-图4夹持套件2包括第一夹头套件5，第一夹头套件5包括左夹块6和右夹块7，左夹块6和右夹块7的外侧设置有凸槽4，第一夹头套件5通过左夹块6和右夹块7的凸槽4与拉力试验机1滑动连接。左夹块6和右夹块7的内侧设置有斜坡滑道8，两个斜坡滑道8呈中心对称设置，所述两个斜坡滑道呈中心对称设置具体指的是两个斜坡滑道8的坡面的倾斜方向相反，即两个斜坡滑道8的坡面所在平面平行。左夹块6和右夹块7的内侧还设置有左夹持模块9和右夹持模块10，斜坡滑道8上分别设置第二凹槽26轨道，左夹持模块9和右夹持模块10上分别设置有第二凸槽27，左夹持模块9和右夹持模块10分别与左夹块6和右夹块7的斜坡滑道8滑动连接，在本实施例中，第二凹槽26和第二凸槽27也为燕尾型滑槽。左夹持模块9和右夹持模块10相互靠近的一侧为斜面设置，左夹持模块9和右夹持模块10的斜面呈中心对称设置，同理，此处所述的斜面呈中心对称设置也指的是斜面的倾斜方向相反。左夹持模块9和右夹持模块10配合用于夹紧待测试的搭接焊接试样25，即在工作状态下，控制左夹持模块9和右夹持模块10相互靠近并夹紧待测试的搭接焊接试样25。左夹持模块9和右夹持模块10的内侧斜面为凹凸不平设置，即为粗糙面，优选为细纹粗糙面，以此可以提高左夹持模块9和右夹持模块10与搭接焊接试样25接触面的摩擦力，避免在试验过程中，搭接焊接试样25松动，影响试验结果数值。本装置采用滑动调节式的夹具设计，可根据搭接焊接试样错位尺寸自由调节夹持模块水平偏移距离，保证试样纵向轴线与试验拉力平行，装置拆装便捷，有效解决不同规格搭接接头试件的夹持问题，提高测量精度。
39.请参考图4在本实施例中，夹持套件2还包括第二夹头套件11，第二夹头套件11包括第二左夹块12和第二右夹块13，第二左夹块12和第二右夹块13的外侧设置有凸槽4，第二夹头套件11的凸槽4也为燕尾型滑槽，第一夹头套件5与第二夹头套件11分别设置在拉力试验机1的上下方并与拉力试验机1滑动连接。在本实施例中，第一夹头套件5设置在拉力试验机1的上方，第二夹头套件11设置在拉力试验机1的下方，第一夹头套件5与第二夹头套件11之间距离可以通过拉力试验机1的调整。
40.在本实施例中，第二左夹块12和第二右夹块13的内侧为凹凸不平设置的直平面，所谓凹凸不平设置具体指的是第二左夹块12和第二右夹块13的相邻的内侧面为粗糙面，优选为细纹粗糙面，以此可以提高第二左夹块12和第二右夹块13与搭接焊接试样25接触面的摩擦力，避免在试验过程中，搭接焊接试样25松动，影响试验结果数值；所谓直平面指的是第二左夹块12和第二右夹块13相邻的内侧面没有形成斜面。第二左夹块12和第二右夹块13相互靠近配合用于夹紧待测试的搭接焊接试样25。
41.请参考图1，在本实施例中，左夹块6和右夹块7在斜坡滑道8的一端分别设置有连接部14，第一夹头套件5还包括有左控制转轴15和右控制转轴16，左控制转轴15穿过连接部14后与左夹持模块9转动连接，右控制转轴16穿过连接部14后与右夹持模块10转动连接，此处所述转动连接具体指的是左控制转轴15与左夹持模块9相对位置固定，此时左控制转轴15可以绕自身轴线旋转，而不带动左夹持模块9转动，右控制转轴16与右夹持模块10同理。左控制转轴15和右控制转轴16分别控制左夹持模块9和右夹持模块10在斜坡滑道8中的位置。进一步地，左控制转轴15和右控制转轴16的外表面设置有螺纹，连接部14设置有与螺纹对应的内螺纹，左控制转轴15和右控制转轴16通过螺纹连接旋转控制左夹持模块9和右夹
持模块10的位置。如图1所示，当右控制转轴16向内旋进时，可以推动右夹持模块10向左偏移，当左控制转轴15向外旋出时，可以带动左夹持模块9向左偏移。
42.请参考图1，在本实施例中，左夹块6和右夹块7的一侧分别设置有与斜坡滑道8平行的刻度标尺17，两个刻度标尺17的”0”刻度18在同一端，初始状态下，左夹持模块9和右夹持模块10的一端对准”0”刻度18的位置，刻度标尺17的读数为左夹持模块9和右夹持模块10在斜坡滑道8上滑动后的水平距离，即刻度标尺17上的刻度是经过换算后标刻的，此处换算的是将左夹持模块9和右夹持模块10在沿着斜坡滑道8斜移时，斜面上任意一点的斜移距离转换成水平距离，如此在确定搭接焊接试样25的错位尺寸后，可以调整左夹持模块9和右夹持模块10的位置，使其共同偏移与错位尺寸相同的距离，此时根据刻度标尺17的读数即可直接控制偏移距离，实际操作时不需要另外换算。通过设置刻度标尺17，能够实时显示第一夹头套件5水平偏移量，实现错位夹具精准调节。
43.请参考图1-图2，在本发明中，在左夹持模块9或右夹持模块10上还设置有试样定位装置19，在本实施例中，在右夹持模块10上设置了试样定位装置19。试样定位装置19呈“l”形，试样定位装置19包括底板20和立板21，底板20和立板21相互垂直，底板20与右夹持模块10活动连接，立板21相对于右夹持模块10向外伸出。进一步地，底板20上开设有滑动槽22，底板20通过限位螺栓23与右夹持模块10连接，试样定位装置19通过滑动槽22相对于限位螺栓23前后滑动。
44.在优选实施例中，立板21上设置有两个或以上的支撑条24，支撑条24伸出立板21并朝向左夹持模块9和右夹持模块10相互靠近的一侧，所谓支撑条24朝向左夹持模块9与右夹持模块10互相靠近的一侧指的是，当试样定位装置19设置在右夹持模块10上时，支撑条24朝向左持夹模块，当试样定位装置19设置在左夹持模块9上时，支撑条24朝向右持夹模块。两个或多个支撑条24在同一平面上，在实际使用时，搭接焊接试样25紧贴着支撑条24，可以保证搭接焊接试样25是垂直摆放的，即可以保证搭接焊接试样25在试验时受到的力与搭接焊接试样25纵向轴线平行，从而提高试验的精准性。
45.本发明实施例还提供一种搭接焊接试样的拉伸剪切试验方法，其应用如上述任一项的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置进行试验，其方法包括如下的步骤：
46.将第一夹头套件5和第二夹头套件11分别安装在拉力试验机1的上下方并固定，在实际安装时，将第一夹头套件5安装在拉力试验机1的上方，第二夹头套件11安装在拉力试验机1的下方，通过凹槽3与凸槽4滑动安装；
47.测量搭接焊接试样25的错位尺寸，为m，可以游标卡尺等测量器先测量错位尺寸，所谓错位尺寸指的是搭接焊接试样25在搭接时的错位距离；
48.调节左夹持模块9和右夹持模块10的位置，使左夹持模块9和右夹持模块10在刻度标尺17上的读数也分别为m；通过将右控制转轴16向内旋进，推动右夹持模块10向左偏移直至读数为m，将左控制转轴15向外旋出，带动左夹持模块9也向左偏移直至读数也为m，此时即第一夹头套件5整体向左偏移了m的距离；
49.滑动试样定位装置19至左夹持模块9或右夹持模块10的中间位置，并锁紧限位螺栓；
50.将搭接焊接试样25的左上端放入左夹持模块9和右夹持模块10之间，并使搭接焊接试样25紧贴试样定位装置19的支撑条24，确保搭接焊接试样25与左夹持模块9和右夹持
模块10垂直放置，且搭接焊接试样25伸入左夹持模块9和右夹持模块10的长度大于等于左夹持模块9和右夹持模块10高度的2/3，启动拉力试验机1，夹紧搭接焊接试样25的左上端；
51.调节拉力试验机1的第二夹头套件11的高度，使搭接焊接试样25的右下端伸入第二夹头套件11的第二左夹块12和第二右夹块13之间，且确保搭接焊接试样25伸入第二夹头套件11的长度大于等于第二夹头套件11高度的2/3，启动拉力试验机1，夹紧搭接焊接试样25的右下端；
52.启动拉力试验机1缓慢施加轴向拉力直至搭接焊接试样25断裂，测得搭接焊接试样25的拉伸剪切强度，松开第一夹头套件5和第二夹头套件11，取下搭接焊接试样25残样，完成试验。
53.本发明提供的搭接焊接试样的拉伸剪切试验装置可通过灵活调整左夹持模块和右夹持模块的位置，使其与搭接焊接试样的错位距离相同，保证了搭接焊接试样被分别夹持在第一夹头套件和第二夹头套件时试验机拉力方向与试件纵向轴线平行，避免试样被扭曲或者强行矫直，确保拉伸剪切试验装置测量的数据是搭接焊接试样的真实数值，提高了测量精度。
54.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
55.在本说明书的描述中，参考术语“优选实施例”、“再一实施例”、“其他实施例”或“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。