一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置

本发明涉及力学试验装置，尤其涉及一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置。

背景技术：

1、四点弯曲试验是测量材料弯曲性能的一种试验方法，根据跨度的不同可分为1/3四点弯试验和1/4四点弯试验。将试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，试样上方有两个加载点。

2、传统的四点弯曲试验装置存在至少两个不足之处：1、在做疲劳试验时只能施加单向载荷，不能施加拉压载荷；2、不能对试验件进行姿态限位，难以保证载荷准确施加，这在圆柱形试验件上表现得尤为突出。

3、因此，如何改进四点弯曲试验装置，使之既能施加拉压载荷，又有限位功能，在保障加载精度的同时还能够适用于更多加载类型，成为了需要进一步研究的问题。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，在满足基本加载的前提下，可施加拉压载荷且带限位功能，并能调节跨距和试验件夹持范围，从而实现了既能施加拉压载荷、又有限位功能，在保障加载精度的同时还能够适用于更多加载类型，具有较强的适配性。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，包括：包括连接结构和限位结构；

4、连接结构包括两个夹头(1)、上平板(2)、下平板(3)、上连接条(4)和下连接条(5)；

5、限位结构由限位单元组成，每个限位单元包括：轴向限位条(6)、横向夹块(7)、纵向夹块(8)、横向限位块(9)、纵向限位块(10)、横向垫片(11)和纵向垫片(12)；

6、在连接结构中，包括：在上平板(2)和下平板(3)各自的中部开有通孔，并分别通过第一类螺栓连接一个夹头(1)，实现装置与疲劳试验机的夹持；

7、上连接条(4)和下连接条(5)各自的顶部开有螺纹孔，以便于通过第一类螺栓将上连接条(4)和下连接条(5)分别与上平板(2)和下平板(3)固定；

8、上连接条(4)和下连接条(5)各自的中部开有孔径不一的凹槽，开设出的凹槽用于限制滚针轴承的平动并与限位结构连接；

9、在限位结构中，包括：

10、横向夹块(7)和纵向夹块(8)通过第二类螺栓连接并构成限位结构的外框架，横向夹块(7)与上连接条(4)和下连接条(5)通过轴承适配，保持转动；

11、横向限位块(9)通过第二类螺栓与横向夹块(7)连接，并在横向限位块(9)与横向夹块(7)之间设置有横向垫片(11)；

12、纵向限位块(10)通过第二类螺栓与纵向夹块(8)连接，并在纵向限位块(10)与纵向夹块(8)之间设置有纵向垫片(12)；通过调整横向垫片(11)与纵向垫片(12)适配不同厚度及宽度的试验件。其中，纵向限位块(10)通过对称放置的结构实现负向加载，通过轴向限位条(6)限制试验件的轴向的平动。

13、具体的，在上平板(2)的中部开孔，通过第一类螺栓连接夹头(1)，并且在上平板(2)的两侧开有腰型孔，以便于通过调整第一类螺栓的位置来调整上连接条(4)的固定位置；在下平板(3)的中部开孔，通过第一类螺栓连接夹头(1)，并且在下平板(3)两侧开有腰型孔，以便于通过调整第一类螺栓的位置来调整下连接条(5)的固定位置。在侧边开有腰型孔，可在一定范围内自由调节1/3四点弯跨距。外框架与前述的上连接条(4)和下连接条(5)通过轴承连接，横向限位块(9)和横向垫片(11)通过第二类螺栓与纵向夹块连接，可约束试验件横向的平动自由度，纵向限位块(10)和纵向垫片(12)通过第二类螺栓与横向夹块连接，可约束试验件纵向的平动自由度，轴向限位条通过螺栓与上平板连接，可约束试验件轴向的平动自由度。

14、上平板(2)和下平板(3)各自具备腰型孔，可以通过调节第一类螺栓的连接位置来改变夹持跨距；其中，最大跨距为120mm至180mm的四点1/3弯曲加载。其中，限位结构和上、下平板最大位移可达35mm，在进行试验时能施加较大载荷，上、下平板两侧开有腰型孔，通过调节螺栓连接位置可改变夹持跨距，对于支撑点距离在120-180mm之间的试样均可适配。轴向限位条(6)、横向限位块(9)和纵向限位块(10)能完全限制住试件三个方向的平动自由度，同时，通过调节横向垫片(11)和纵向垫片(12)可适配不同尺寸的试验件，调节轴向限位条(6)与上平板(2)的连接位置也可适配不同长度的试验件。

15、本实施例的限位结构不仅能适配平板试验件，对于圆管试验件同样适用。因此试验件的类型包括：平板试验件和圆管试验件。

16、在优选方案中，限位结构由四个限位单元组成；通过上下对称的四组纵向限位块(10)向试验件施加拉压载荷，从而实现对称加载。

17、具体的，横向限位块(9)、纵向限位块(10)和轴向限位组合末端都加工成圆弧形，尽力保证试样的支撑点和加载点在试验中都通过点接触和装置连接，通过上下对置安装可实现负向加载。此外，调整横向垫片和纵向垫片的尺寸可适配厚度在3-30mm之间的试验件，适配性较广。优选的，轴向限位条开有腰型孔，调节螺栓连接位置可适配长度在200-300mm之间的试验件，并且能适配不同尺寸的平板试验件及圆管试验件，适用范围较广。

18、本发明实施例提供的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，在结构上包括夹持连接、限位机构两个部分。通过夹头与疲劳试验机夹持传递载荷，夹头与上、下平板通过螺栓固定，用螺栓穿过上、下平板的腰型孔与上、下连接条固定，调整连接位置即可调整夹具的跨距；对称放置的四对纵向限位块可施加拉压载荷；上、下连接条可嵌入轴承，通过上、下连接条的凹槽与横向夹块的凸台定位，横向夹块通过螺栓与纵向夹板固定，夹板与横向夹块之间可安装横向与纵向限位装置，限制所夹试验件的两个平动自由度，通过增减限位垫片可适配不同厚度的试验件，此外，上平板底部两侧钻有螺纹孔，使用螺栓可将轴向限位条与上平板固定，轴向限位条带有腰型孔，调整轴向限位条的位置或将其反向安装，可适配不同长度的试验件，并彻底限制住试验件的三个平动自由度。本实施例中所设计的试验件四点弯曲夹具在纵向和轴向做了明确的限位设计，同时可调节跨距，可适用于不同厚度、宽度及长度等不同尺寸的试验件，具有良好的适配性，提高了装置的利用率。

技术特征：

1.一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，包括：包括连接结构和限位结构；

2.根据权利要求1所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，在上平板(2)的中部开孔，通过第一类螺栓连接夹头(1)，并且在上平板(2)的两侧开有腰型孔，以便于通过调整第一类螺栓的位置来调整上连接条(4)的固定位置；

3.根据权利要求2所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，包括：

4.根据权利要求1所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述试验件的类型包括：平板试验件和圆管试验件。

5.根据权利要求1或4所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述限位结构由四个限位单元组成；

6.根据权利要求1或4所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，横向限位块(9)、纵向限位块(10)都加工成圆弧形，减少与试验件的冲击。

7.根据权利要求1所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，其特征在于，所述连接结构均由直径为8毫米的第一类螺栓连接；

8.根据权利要求1所述的可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装

技术总结
本发明实施例公开了一种可施加拉压载荷且带限位功能的四点弯曲试验装置，涉及力学试验装置技术领域，在结构上包括夹持连接、限位机构两个部分。通过夹头与疲劳试验机夹持传递载荷，夹头与上下平板通过螺栓固定，用螺栓穿过上下平板的腰型孔与上下连接条固定，调整连接位置即可调整夹具的跨距；通过上下连接条的凹槽与横向夹块的凸台定位，横向夹块通过螺栓与纵向夹板固定，夹板与横向夹块之间可安装横向与纵向限位装置，限制所夹试验件的两个平动自由度，通过增减限位垫片可适配不同厚度的试验件；在纵向和轴向做了明确的限位设计，可适用不同尺寸的试验件，适配性良好。

技术研发人员：吴富强,龚凡珂
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15