一种压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装的制作方法

本发明涉及试验设备，具体涉及一种压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装。

背景技术：

1、压缩试验是指施加外力后观察试样变形和破坏行为的试验，在材料工程领域，压缩试验是了解材料强度、韧性、稳定性、耐久性等特性的重要手段。

2、对长条状试样而言，垂直于厚度方向的面内压缩试验更为重要，能够进一步揭示试样受垂直于厚度方向上的压缩力时，其内部的压缩、拉伸特性；现有的面内压缩试验装置大多通过压板顶面传递试验机的压缩力，再通过可水平移动的夹片夹紧试样两侧进行测试；由于压板顶面难以加工至纯平状态，在传递压缩力的过程中，很容易导致偏载，使得压缩力的受力点不在中心轴向上，和/或，压缩力的方向与中心轴向不平行，从而导致试样在失效前屈曲，影响试验结果的准确性；再者，在夹紧对中时，多是凭感觉调整夹片位置，费时费力、操作不便，即便进行了多次调整，试样中心线与中心轴向仍可能存在偏差，不能实现完全对中，试验时，压缩力难以沿试样中心线传递，仍然处于偏载状态，容易导致试样在失效前屈曲，影响试验结果的准确性；最为重要的是，夹紧对中后，两侧夹片的夹持力度并不相同，在承受压缩力时，反馈在试样两侧的支撑力度不同，容易诱发试样产生屈曲现象，影响试验结果的准确性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的一个或多个缺点，提供一种压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，包括：

3、底座；

4、压块，所述压块可上下移动地设置在所述底座上方；

5、导向杆，所述导向杆沿上下方向延伸，所述导向杆的下端部与所述底座相连接，所述导向杆的上端部可相对滑动地穿设在所述压块上的贯穿孔内；

6、锁紧装置，所述锁紧装置用于将长条状试样锁紧在所述底座和所述压块之间；

7、所述压块的上表面设有球形凹坑，所述球形凹坑内设有可滚动的传力球，所述球形凹坑的半径大于所述传力球的半径，所述球形凹坑的坑深小于所述传力球的半径，所述传力球用于接受试验机下压板传递的压缩力并将其传递给所述压块。

8、优选地，所述球形凹坑的半径为所述传力球半径的2至3倍，所述球形凹坑的坑深为所述传力球半径的0.55至0.65倍。

9、优选地，所述导向杆至少有两根，这两根所述导向杆对称分布在所述球形凹坑的两侧。

10、优选地，所述底座上设有用于容纳所述导向杆下端部的安装孔，所述安装孔的孔径比所述导向杆下端部的外径小0.01至0.03mm；所述贯穿孔的下孔口处嵌设有直线轴承，所述直线轴承套设在所述导向杆上。

11、优选地，所述锁紧装置包括结构相同并在上下方向上互为镜像的上锁紧单元和下锁紧单元，所述上锁紧单元用于将所述长条状试样的上端部锁紧在所述压块的下表面，所述下锁紧单元用于将所述长条状试样的下端部锁紧在所述底座的上表面。

12、进一步优选地，所述上锁紧单元包括沿经过所述球形凹坑最低点的垂线对称分布的两个楔形夹块和套设在这两个所述楔形夹块上的锁紧围框，这两个所述楔形夹块位于所述长条状试样厚度方向的两侧，所述锁紧围框通过螺栓与所述压块相连接，在所述螺栓锁紧时，所述锁紧围框与所述压块之间具有间隙，所述锁紧围框压紧所述楔形夹块的斜面，使所述楔形夹块抵紧所述压块并夹紧所述长条状试样，使所述长条状试样中心线的延长线与所述垂线位于同一平面。

13、进一步优选地，所述楔形夹块在所述长条状试样宽度方向上的投影呈直角梯形或直角三角形，所述楔形夹块还具有朝向所述长条状试样的竖直面、朝向所述压块的水平面，以及位于两侧的侧壁面，所述竖直面上设有容纳所述长条状试样的凹槽，所述凹槽位于所述垂线两侧的槽宽相同，所述侧壁面垂直于水平面，所述侧壁面与所述锁紧围框的内壁的两侧面相贴合，在所述锁紧装置锁紧所述长条状试样时，使所述长条状试样的中心线的延长线经过所述球形凹坑的最低点，使得所述压缩力能够沿所述长条状试样的中心线传递。

14、进一步优选地，所述斜面与水平面之间的夹角为70°至80°，所述锁紧围框的内壁设有与所述斜面相匹配的配合面。

15、进一步优选地，在所述螺栓锁紧时，所述长条状试样露出部分的长度不小于所述长条状试样长度的三分之一，所述长条状试样的上端部与所述压块之间具有间隙，和/或，所述长条状试样的下端部与所述底座之间具有间隙。

16、进一步优选地，所述楔形夹块在上下方向上的高度大于所述锁紧围框在上下方向上的高度，在所述螺栓锁紧时，所述楔形夹块的上端部及下端部均凸出于所述锁紧围框。

17、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

18、通过在压块的上表面设置球形凹坑，在球形凹坑内设置可滚动的传力球，使球形凹坑的半径大于传力球的半径，使球形凹坑的坑深小于传力球的半径，能够利用传力球接受试验机下压板传递的压缩力并将其传递给压块，在压缩力的传递过程中，传力球与下压板及球形凹坑均为点接触，且接触点分别位于传力球最高点和球形凹坑最低点，能够避免偏载现象，压缩力的传递效果更好，能够大幅减少因压缩力偏载导致的失效前屈曲现象，提升试验结果的准确性。

技术特征：

1.一种压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，包括：

2.根据权利要求1所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述球形凹坑的半径为所述传力球半径的2至3倍，所述球形凹坑的坑深为所述传力球半径的0.55至0.65倍。

3.根据权利要求1所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述导向杆至少有两根，这两根所述导向杆对称分布在所述球形凹坑的两侧。

4.根据权利要求1所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述底座上设有用于容纳所述导向杆下端部的安装孔，所述安装孔的孔径比所述导向杆下端部的外径小0.01至0.03mm；所述贯穿孔的下孔口处嵌设有直线轴承，所述直线轴承套设在所述导向杆上。

5.根据权利要求1所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述锁紧装置包括结构相同并在上下方向上互为镜像的上锁紧单元和下锁紧单元，所述上锁紧单元用于将所述长条状试样的上端部锁紧在所述压块的下表面，所述下锁紧单元用于将所述长条状试样的下端部锁紧在所述底座的上表面。

6.根据权利要求5所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述上锁紧单元包括沿经过所述球形凹坑最低点的垂线对称分布的两个楔形夹块和套设在这两个所述楔形夹块上的锁紧围框，这两个所述楔形夹块位于所述长条状试样厚度方向的两侧，所述锁紧围框通过螺栓与所述压块相连接，在所述螺栓锁紧时，所述锁紧围框与所述压块之间具有间隙，所述锁紧围框压紧所述楔形夹块的斜面，使所述楔形夹块抵紧所述压块并夹紧所述长条状试样，使所述长条状试样中心线的延长线与所述垂线位于同一平面。

7.根据权利要求6所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述楔形夹块在所述长条状试样宽度方向上的投影呈直角梯形或直角三角形，所述楔形夹块还具有朝向所述长条状试样的竖直面、朝向所述压块的水平面，以及位于两侧的侧壁面，所述竖直面上设有容纳所述长条状试样的凹槽，所述凹槽位于所述垂线两侧的槽宽相同，所述侧壁面垂直于水平面，所述侧壁面与所述锁紧围框的内壁的两侧面相贴合。

8.根据权利要求6所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述斜面与水平面之间的夹角为70°至80°，所述锁紧围框的内壁设有与所述斜面相匹配的配合面。

9.根据权利要求6所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：在所述螺栓锁紧时，所述长条状试样露出部分的长度不小于所述长条状试样长度的三分之一，所述长条状试样的上端部与所述压块之间具有间隙，和/或，所述长条状试样的下端部与所述底座之间具有间隙。

10.根据权利要求6所述的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，其特征在于：所述楔形夹块在上下方向上的高度大于所述锁紧围框在上下方向上的高度，在所述螺栓锁紧时，所述楔形夹块的上端部及下端部均凸出于所述锁紧围框。

技术总结
本发明提供的压缩力传递效果好的长条状试样面内压缩试验工装，包括底座、可上下移动地设置在底座上方的压块、下端部与底座连接上端部相对滑动地穿设在压块上的导向杆、用于将长条状试样锁紧在底座和压块之间，通过在压块的上表面设置球形凹坑，在球形凹坑内设置可滚动的传力球，使球形凹坑的半径大于传力球的半径，使球形凹坑的坑深小于传力球的半径，能够利用传力球接受试验机下压板传递的压缩力并将其传递给压块，在压缩力的传递过程中，传力球与下压板及球形凹坑均为点接触，且接触点分别位于传力球最高点和球形凹坑最低点，能够避免偏载现象，压缩力的传递效果更好，能够大幅减少因压缩力偏载导致的失效前屈曲现象，提升试验结果的准确性。

技术研发人员：王世英,曹家健
受保护的技术使用者：苏州渭蓝汽车材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15