彈性材料等軸拉伸試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種彈性材料等軸拉伸試驗裝置，包括用于放置測試試件的底座、與試件相連的多個連接機構(gòu)、與多個連接機構(gòu)相連的牽引盤，每個連接機構(gòu)包括用于裝夾試件的裝夾裝置、與裝夾裝置相連的傳動機構(gòu)、兩端分別與傳動機構(gòu)和牽引盤固定連接的牽引裝置，底座具有一水平安裝板，傳動機構(gòu)包括固定設(shè)置在安裝板上的固定柱、與固定柱滑動連接的滑塊，滑塊的一端與裝夾裝置固定連接，滑塊的另一端與牽引裝置的一端固定連接。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、拉伸過程中穩(wěn)定性好、制造成本低等優(yōu)點。
【專利說明】彈性材料等軸拉伸試驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型主要涉及一種彈性材料等軸拉伸試驗裝置，屬于車用材料力學(xué)性能測 試與表征領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于超彈性材料(例如橡膠材料)力學(xué)性能的表征至少需要3個應(yīng)力狀態(tài)的試驗， 如單向拉伸、平面剪切、純壓縮。單向拉伸和平面剪切的應(yīng)力狀態(tài)容易獲得并且準(zhǔn)確性高， 但純壓縮的應(yīng)力狀態(tài)不易獲得且準(zhǔn)確性低，因為試件和壓盤之間存在較大的摩擦，這種摩 擦?xí)S著壓力的增大而增大。而對于不可壓縮或幾乎不可壓縮材料(例如橡膠材料)，采用 等軸拉伸方法可以產(chǎn)生等效于純壓縮的應(yīng)力狀態(tài)。盡管這種試驗方法比純壓縮試驗復(fù)雜， 但獲得的純應(yīng)力狀態(tài)可以使材料模型更加準(zhǔn)確。
[0003]現(xiàn)有的彈性材料等軸拉伸試驗裝置[參見AXEL公司(公司主頁為http://WWW.axelproducts.com/pages/hyperelastic, html)或 CABER 公司(公司主頁為 http://www3.ul.1e/caber/index, php/facilities/equipment- capabilities/mechanical-testing/) 制造的等軸拉伸試驗裝置]，對彈性材料的等軸拉伸試驗取得了一定試驗效果，但也存在 許多缺陷，如下:a、試件的裝夾可靠性低，易出現(xiàn)試件脫離現(xiàn)象；b、試件的裝夾部分結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、整體質(zhì)量大，在鋼絲繩牽引過程中必然會帶來較大的摩擦阻力；c、鋼絲繩牽引過程中， 牽引方向的穩(wěn)定性低使得整體試驗的準(zhǔn)確性降低；d、整個拉伸試驗裝置制造成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制 造成本低、試驗準(zhǔn)確性高的彈性材料等軸拉伸試驗裝置。
[0005]為解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]彈性材料等軸拉伸試驗裝置，包括用于放置測試試件的底座、與所述試件相連的 多個連接機構(gòu)、與多個所述連接機構(gòu)相連的牽引盤，每個所述連接機構(gòu)包括用于裝夾所述 試件的裝夾裝置、與所述裝夾裝置相連的傳動機構(gòu)、兩端分別與所述傳動機構(gòu)和所述牽引 盤固定連接的牽引裝置，所述底座具有一水平安裝板，所述傳動機構(gòu)包括固定設(shè)置在所述 安裝板上的固定柱、與所述固定柱滑動連接的滑塊，所述滑塊的一端與所述裝夾裝置固定 連接，所述滑塊的另一端與所述牽引裝置的一端固定連接。
[0007]在所述滑塊上沿其長度方向開設(shè)有滑槽，所述固定柱的一端部沿著所述滑槽能夠 滑動地設(shè)置在所述滑槽內(nèi)。
[0008]所述裝夾裝置包括緊固件、第一墊片，所述緊固件依次穿過所述第一墊片和所述 試件而與所述滑塊的一端緊固連接。
[0009]所述牽引裝置包括滑輪組件、固定設(shè)置在所述安裝板上用于安裝所述滑輪組件的 滑輪支座、牽引繩，所述滑輪組件包括滑輪軸、轉(zhuǎn)動套設(shè)在所述滑輪軸上的滑輪，所述滑輪 軸固定設(shè)置在所述滑輪支座上，所述牽引繩的繞過所述滑輪使所述牽引繩的一端與所述滑塊固定連接而另一端與所述牽引盤固定連接。
[0010]所述牽引繩的兩端通過繩鉤分別與所述滑塊、所述牽引盤相連，所述繩鉤包括固 定設(shè)置在所述滑塊上的第一繩鉤、固定設(shè)置在所述牽引盤上的第二繩鉤，所述牽引繩的兩 端分別與所述第一繩鉤、所述第二繩鉤相連。
[0011]所述固定柱為螺栓，所述傳動機構(gòu)還包括第二墊片、設(shè)置在所述滑槽內(nèi)且與所述 滑塊滑動連接的固定塊，所述固定柱依次穿過所述第二墊片和所述固定塊而與所述安裝板 固定連接，所述固定塊的高度大于所述滑槽的高度，所述第二墊片沿所述滑槽寬度方向的 大小大于所述滑槽的寬度使得所述固定塊始終位于所述滑槽內(nèi)。
[0012]所述固定塊的高度比所述滑槽的高度大lmnT3mm。
[0013]所述連接機構(gòu)設(shè)置有至少4個。
[0014]所述連接機構(gòu)設(shè)置有16個。
[0015]所述多個連接機構(gòu)均勻分布在所述安裝板上。
[0016]由于上述技術(shù)方案的實施，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0017]本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的傳動機構(gòu)采用固定柱與滑塊配合使用，增強了 牽引繩拉伸試件過程中的穩(wěn)定性，保證拉伸的均勻性，以提高整體試驗的準(zhǔn)確性。
[0018]本實用新型的等軸拉伸試驗裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、操作方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的立體示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的俯視示意圖(未顯示牽引盤);
[0021]圖3為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置中試件的示意圖；
[0022]圖4為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的裝夾裝置和傳動機構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的斜軸測圖(顯示部分底座)；
[0024]圖6為本實用新型的等軸拉伸試驗裝置的牽引裝置的軸測圖(未顯示牽引繩)；
[0025]圖中:1、牽引盤；2、牽引繩；3、試件；4、緊固件；5、第一墊片；6 ;固定柱；7、第二墊 片；8、滑塊；9、滑槽；10、滑輪；11、滑輪支座；12、滑輪軸；13、第二繩鉤；14、第一繩鉤；15、 安裝板；16、觀測孔；17、底盤；18、固定塊。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步描述。
[0027]如圖1飛所示，一種彈性材料等軸拉伸試驗裝置，包括用于放置測試試件3的底 座、與試件3相連的多個連接機構(gòu)、與多個連接機構(gòu)相連的牽引盤1，每個連接機構(gòu)包括用 于裝夾試件3的裝夾裝置、與裝夾裝置相連的傳動機構(gòu)、兩端分別與傳動機構(gòu)和牽引盤I固 定連接的牽引裝置，底座具有一水平安裝板15，傳動機構(gòu)包括固定設(shè)置在安裝板15上的固 定柱6、與固定柱6滑動連接的滑塊8，滑塊8的一端與裝夾裝置固定連接，滑塊8的另一端 與牽引裝置的一端固定連接，在滑塊8上沿其長度方向開設(shè)有滑槽9，固定柱6的一端部沿 著滑槽9能夠滑動地設(shè)置在滑槽9內(nèi)。
[0028]如圖2?4所示，裝夾裝置包括緊固件4、第一墊片5，緊固件4依次穿過第一墊片5 和試件3與而滑塊8的一端緊固連接。[0029]牽引裝置包括滑輪組件、固定設(shè)置在安裝板15上用于安裝滑輪組件的滑輪支座
11、牽引繩2，滑輪組件包括滑輪軸12、轉(zhuǎn)動套設(shè)在滑輪軸12上的滑輪10，滑輪軸12固定設(shè) 置在滑輪支座11上，牽引繩2的繞過滑輪10使?fàn)恳K2的一端與滑塊8固定連接而另一 端與牽引盤2固定連接。牽引繩2的兩端通過繩鉤分別與滑塊8、牽引盤2相連，繩鉤包括 固定設(shè)置在滑塊8上的第一繩鉤14、固定設(shè)置在牽引盤I上的第二繩鉤13，牽引繩2的兩 端分別與第一繩鉤14、第二繩鉤13相連。
[0030]如圖4所示，固定柱6為螺栓，傳動機構(gòu)還包括第二墊片7、設(shè)置在滑槽9內(nèi)且與滑 塊8滑動連接的固定塊18，固定柱5依次穿過第二墊片7、固定塊18與安裝板15連接，固定 塊18的高度大于滑槽9的高度，第二墊片7沿滑槽9寬度方向的大小大于滑槽9的寬度使 得固定塊18始終位于滑槽9內(nèi)，具體設(shè)置時，固定塊18的高度比滑槽9的高度大lmnT3mm。 固定塊18可以設(shè)置成橫截面為正方形的固定塊，且固定塊18的寬度可以設(shè)置成比滑槽9 的寬度小Imm左右，這樣在第二墊片7及固定塊18的共同作用下，在進行拉伸試驗時，固定 塊18能夠始終位于滑槽9內(nèi)，且滑塊8在進行滑動時滑動方向更加穩(wěn)定。
[0031]連接機構(gòu)設(shè)置有至少4個，本例中的等軸拉伸試驗裝置的連接機構(gòu)設(shè)置有16個， 16個連接機構(gòu)均勻分布在安裝板15上。
[0032]為了便于觀察試件3的拉伸情況，在安裝板15的中間開設(shè)有圓形觀測孔16，觀測 孔16的大小稍大于試件3的中心測試段的大小，由于底座上具有一水平底盤17，底盤17位 于安裝板15的正下方，在底盤17上布置一塊平面鏡，調(diào)試平面鏡與水平面的夾角為45度， 確保能夠通過平面鏡觀測到試件3的中心測量區(qū)域，采用相機通過平面鏡拍攝試件3的中 心測量區(qū)，達到測量應(yīng)變的目的。本實用新型的等軸拉伸試驗裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，相機安 裝容易，測量更方便，測量的準(zhǔn)確度更高。
[0033]本實用新型的工作原理:
[0034]試件3選用橡膠材料，試件3上開設(shè)有16個小孔，緊固件4依次穿過第一墊片5 和小孔與而滑塊8的一端固定連接，固定柱6依次穿過第二墊片7和固定塊18而與安裝板 15固定連接，固定塊18位于滑槽9內(nèi)且與滑塊8滑動連接，滑塊8的另一端與牽引繩2的 一端相連，牽引繩2的另一端由滑輪10的下方繞過滑輪10通過第二繩鉤13與牽引盤I相 連，16個第二繩鉤13均勻分布在牽引盤I上，在橡膠材料試件3進行拉伸試驗時，將整個等 軸拉伸試驗裝置安裝在萬能試驗機上，牽引盤I安裝在萬能試驗機的橫梁上，等軸拉伸試 驗裝置的底座的底端固定在萬能試驗機的底座上，橫梁拉動牽引盤I往上運動，帶動牽引 繩2往上運動，牽引繩2拉動滑塊8往外滑動，又因固定塊18固定在安裝板15上且固定塊 18位于滑槽9內(nèi)，所以每塊滑塊8的運動方向均固定，16塊滑塊8拉動試件3沿16個不同 方向往外進行拉伸實驗。
[0035]通過上述設(shè)置，本實用新型的等軸拉伸試驗裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0036]I)試件的夾持端設(shè)置有小孔，在保證不出現(xiàn)撕裂的情況下，提升了試件受拉的可 靠性，不易脫落；
[0037]2)試件的裝夾裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；
[0038]3)固定塊與滑塊的配合使用增強了牽引繩拉伸試件的穩(wěn)定性，保證16個拉伸方 向的均勻性；
[0039]4)等軸拉伸試驗裝置的底座底部與萬能試驗機固定連接，保證整個裝置在受拉過程中的穩(wěn)定性。
[0040]以上對本實用新型做了詳盡的描述，其目的在于讓熟悉此領(lǐng)域技術(shù)的人士能夠了 解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍，凡根據(jù)本實用 新型的精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.彈性材料等軸拉伸試驗裝置，包括用于放置測試試件的底座、與所述試件相連的多 個連接機構(gòu)、與多個所述連接機構(gòu)相連的牽引盤，每個所述連接機構(gòu)包括用于裝夾所述試 件的裝夾裝置、與所述裝夾裝置相連的傳動機構(gòu)、兩端分別與所述傳動機構(gòu)和所述牽引盤 固定連接的牽引裝置，其特征在于，所述底座具有一水平安裝板，所述傳動機構(gòu)包括固定設(shè) 置在所述安裝板上的固定柱、與所述固定柱滑動連接的滑塊，所述滑塊的一端與所述裝夾 裝置固定連接，所述滑塊的另一端與所述牽引裝置的一端固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，在所述滑塊上沿 其長度方向開設(shè)有滑槽，所述固定柱的一端部沿著所述滑槽能夠滑動地設(shè)置在所述滑槽 內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述裝夾裝置包 括緊固件、第一墊片，所述緊固件依次穿過所述第一墊片和所述試件而與所述滑塊的一端 緊固連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述牽引裝置包 括滑輪組件、固定設(shè)置在所述安裝板上用于安裝所述滑輪組件的滑輪支座、牽引繩，所述滑 輪組件包括滑輪軸、轉(zhuǎn)動套設(shè)在所述滑輪軸上的滑輪，所述滑輪軸固定設(shè)置在所述滑輪支 座上，所述牽引繩的繞過所述滑輪使所述牽引繩的一端與所述滑塊固定連接而另一端與所 述牽引盤固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述牽引繩的兩 端通過繩鉤分別與所述滑塊、所述牽引盤相連，所述繩鉤包括固定設(shè)置在所述滑塊上的第 一繩鉤、固定設(shè)置在所述牽引盤上的第二繩鉤，所述牽引繩的兩端分別與所述第一繩鉤、所 述第二繩鉤相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述固定柱為螺 栓，所述傳動機構(gòu)還包括第二墊片、設(shè)置在所述滑槽內(nèi)且與所述滑塊滑動連接的固定塊，所 述固定柱依次穿過所述第二墊片和所述固定塊而與所述安裝板固定連接，所述固定塊的高 度大于所述滑槽的高度，所述第二墊片沿所述滑槽寬度方向的大小大于所述滑槽的寬度使 得所述固定塊始終位于所述滑槽內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述固定塊的高 度比所述滑槽的高度大lmnT3mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述連接機構(gòu)設(shè) 置有至少4個。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述連接機構(gòu)設(shè) 置有16個。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的彈性材料等軸拉伸試驗裝置，其特征在于，所述多個連接機 構(gòu)均勻分布在所述安裝板上。
【文檔編號】G01N3/16GK203455240SQ201320590847
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】賴興華, 夏勇, 曹家健, 周青 申請人:清華大學(xué)蘇州汽車研究院（相城）