一种适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具及试验方法

本发明属于缆绳拉伸试验，尤其是涉及一种适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具及试验方法。

背景技术：

1、拉伸测试装备（如霍普金森拉杆装置、拉伸拉力机）作为一种常用的动静态力学性能测试装置在材料试样测试中发挥了重要作用，被广泛应用于金属、岩石、混凝土以及复合材料的动静态拉伸力学测试。对于拉伸拉力机而言其固定连接方式大多数采用自带的夹持钳夹具进行夹持；而霍普金森拉杆装置所采用的固定连接方式一般为螺纹连接、胶粘连接、卡扣连接、平板连接等。二者所采用的拉伸试样大多数为圆柱型试样和板状试样。

2、夹持试验流程一般为：通过上述所说的几种方式将试样两端夹持段分别安装在拉伸试验装置两端（如霍普金森装置的入射杆与透射杆之间，拉力机的两夹口钳之间）固定，接着进行拉伸实验。但是存在以下问题：1.现有的圆柱型试样、板状试样对于金属或混凝土等刚性连接是适用的，但是对于像合成纤维缆、钢丝绳等螺旋柔性连接，其中心层为光纤电芯类而外层为多层钢丝铠装的大尺寸试样，需了解此类在动、静态拉伸下的力学特性，只采用圆柱型试样以及板状试样可能不太适用且无法像上述试样一样可以进行机加工或焊接。因此常规的夹具并不适用于上述柔性连接；2.目前对于此类柔性连接夹具主要集中在丝、线等毫米级材料连接，无法完全模拟整根绳股乃至缆绳的受力情况。因此，在动静态拉伸力学测试过程中迫切需要能稳定夹持绳股乃至缆绳而不产生滑移以及对缆绳内部不会破坏的一套完整的柔性连接夹具。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单，操作方便，能够能最大限度的还原缆绳的受力状态，且只对外层施加力，而对内层的电芯不会造成夹持损伤以及拉伸破坏的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具及试验方法。

2、本发明采用的技术方案是：一种适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具，包括t型圆台、套筒、锥台及螺纹锁紧件；所述的套筒的中心孔为阶梯孔，套筒中心孔两端分别为螺纹孔i、螺纹孔ⅱ，螺纹孔ⅱ大径大于螺纹孔i的大径，套筒中心孔中部为圆锥形光孔；所述t形圆台中心处设有贯通孔，t形圆台与螺纹孔i螺接；圆锥形光孔内设有锥台，锥台与圆锥形光孔同轴，锥台中心处设有供缆绳的电芯通过的通孔；螺纹锁紧件和与螺纹孔ⅱ螺接，用于压紧锥台。

3、上述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具中，所述的螺纹锁紧件与锥台之间设有垫片。

4、上述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具中，所述的t型圆台背向螺纹孔ⅱ端设有环形凸缘。

5、一种利用上述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具的适用于缆绳的动静态拉伸试验方法，具体操作如下：

6、1）将试件两端分别通两个适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具夹紧；

7、2）静态拉伸：将两个适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具的螺纹锁紧件分别与拉力机的两个拉杆螺接，两个拉杆同轴，一个拉杆固定，另一拉杆与拉力机的动力机构连接；两个拉杆上分别设有一个力传感器，力传感器与计算机电连接；在试件上安装位移引伸计，位移引伸计与计算机电连接；启动计算机及拉力机，使得试件张紧但不产生拉伸效果；随后对试件表面进行刻线标距，然后拉力机对试件进行拉伸，同时通过力传感器及位移引伸计获取试验数据并传输给计算机；

8、动态拉伸：将两个适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具的螺纹锁紧件分别与霍普金森拉杆装置的入射杆和透射杆的相对端螺接；入射杆和透射杆同轴；将入射杆穿过炮筒和子弹，子弹安装在炮筒内，入射杆位于炮筒内的部分为阶梯轴；将入射杆和透射杆上分别安装一个应变片，将应变片与惠斯通电桥电连接，惠斯通电桥与超应变动态仪电连接，超应变动态仪与采用卡电连接，采样卡与计算机电连接；开启计算机及霍普金森拉杆装置，发射子弹撞击入射杆的轴肩；拉伸波信号经应变片并通过超动态应变仪放大，通过采集卡采集数据，通过计算机输出获得动态拉伸原始数据；

9、3）重复步骤2）多次；每两次的加载速率互不相同。

10、上述的适用于缆绳的动静态拉伸试验方法中，步骤1）的具体操作如下：

11、1.1）将t型圆台拧出，再将螺纹锁紧件从套筒内拧出，将套筒内的内垫片以及锥台取出；

12、1.2）将两t型圆台分别从试件两端套入，

13、1.3）将试件一端的外层从套筒上端部伸入套筒内端并从套筒另一端伸出，再将等台的中心孔穿入试件的电芯，推动锥台至电芯完全穿出并让锥台外表面紧贴试件的外层，形成锥形伞状，此时从套筒的螺纹孔i旋上t型圆台但不锁紧，再将锥台置入套筒内，放入内垫片，再将螺纹锁紧件与套筒的螺纹孔ⅱ旋紧，直至将缆绳试样外层压紧在套筒内斜面上，最后再将t型圆台锁紧；

14、1.4）重复步骤1.3），将试件另一端通过另一适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具压紧。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、本发明的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具结构简单，其可直接进行柔性螺旋形状电缆缆绳的装夹，无需拆分整个缆绳试件，能最大限度的还原缆绳的受力状态，且存在中心留置孔，只对外层施加力，而对内层的电芯等非受力元件不会造成夹持损伤以及拉伸破坏；使得测试结果更精确；本发明适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具既可以用于开展适用于静拉伸试验，又可以用于开展霍普金森拉杆试验动力学拉伸测试；本发明的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具在确保实验过程准确性的前提下，减少传统胶粘试件的辅助作业时间；且可重复拆卸使用，通用性强，降低了实验成本。

技术特征：

1.一种适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具，其特征是：包括t型圆台、套筒、锥台及螺纹锁紧件；所述的套筒的中心孔为阶梯孔，套筒中心孔两端分别为螺纹孔i、螺纹孔ⅱ，螺纹孔ⅱ大径大于螺纹孔i的大径，套筒中心孔中部为圆锥形光孔；所述t形圆台中心处设有贯通孔，t形圆台与螺纹孔i螺接；圆锥形光孔内设有锥台，锥台与圆锥形光孔同轴，锥台中心处设有供缆绳的电芯通过的通孔；螺纹锁紧件和与螺纹孔ⅱ螺接，用于压紧锥台。

2.根据权利要求1所述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具，其特征是：所述的螺纹锁紧件与锥台之间设有垫片。

3.根据权利要求1所述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具，其特征是：所述的t型圆台背向螺纹孔ⅱ端设有环形凸缘。

4.一种利用权利要求1、2或3所述的适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具的适用于缆绳的动静态拉伸试验方法，具体操作如下：

5.根据权利要求4所述的适用于缆绳的动静态拉伸试验方法中，步骤1）的具体操作如下：

技术总结
本发明公开了一种适用于缆绳的动静态拉伸试验夹具及试验方法，夹具包括T型圆台、套筒、锥台及螺纹锁紧件；所述的套筒的中心孔为阶梯孔，套筒中心孔两端分别为螺纹孔I、螺纹孔Ⅱ，螺纹孔Ⅱ大径大于螺纹孔I的大径，套筒中心孔中部为圆锥形光孔；所述T形圆台中心处设有贯通孔，T形圆台与螺纹孔I螺接；圆锥形光孔内设有锥台，锥台与圆锥形光孔同轴，锥台中心处设有供缆绳的电芯通过的通孔；螺纹锁紧件和与螺纹孔Ⅱ螺接，用于压紧锥台。本发明结构简单，便于制造，能最大限度的还原缆绳的受力状态，确保实验结果精度，提高实验准确度及结果的准确性；本发明的夹具可以重复使用，降低了实验成本。

技术研发人员：彭奋飞,金永平,刘德顺,万步炎
受保护的技术使用者：湖南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14