一种用于材料高速动态拉伸试验的试件夹具

摘要

本发明公开了一种用于材料高速动态拉伸试验的试件夹具，该拉伸试验的夹具包括内加持部分和外加固部分。内加持部分与外加固部分在试件两侧结构相同。内加持夹具试件端侧设有螺纹，内侧设有凹槽，与试件端部形状相同，安装试件后与霍普金森杆的入射杆与透射杆通过螺纹相连接。试件外加固套筒内径与内加持夹具外径相同，同时端部设有螺纹，套筒套入内加持夹具后可以通过螺纹与内加持夹具固定。本发明使得夹具制作更为方便；而且安装方便，避免了胶粘，提高了试验效率。此夹具不仅可用于混凝土类材料拉伸试验，更可广泛用于其他狗骨头片型的片状材料试件的拉伸试验，具有较高的使用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及用于狗骨头片状材料在高应变率下拉伸性能测量技术所使用的试件夹具，针对于狗骨头片状材料试件做高速动态拉伸试验既能在试件拉伸过程中保证动态平衡测得准确数据，又能避免试件端部破坏，本发明是一种用于高速动态拉伸实验的夹具。

背景技术

材料的抗拉性能是其基本力学性质之一，是研究强度理论及破坏机理的一个重要组成部分。普通混凝土类材料的抗拉强度很低，而在水泥基内掺入纤维增强构件的抗拉强度，也成为研究的热门课题。

在试件的抗拉试验中，主要难度在于随着应变率提高，试件难以达到动态平衡进而无法测得准确的应变应力。若采用传统液压伺服材料试验机，应变率很难超过10

随着研究的深入，对实验夹具要求也越来越高，为了改善上述情况，本发明对拉伸夹具进行了重新设计。对于片状的材料试件，为了保证夹持紧固以及杆端不产生截面突变影响试验数据，采用了狗骨头状试件，将试件卡在夹具凹槽中。为了方便组装，夹具与霍普金森杆的连接采用了螺纹连接。为了防止夹具径向位移，夹具外侧增加套筒。

本发明设计的夹具尽可能的考虑了实验的成功率及实验数据的准确性、可靠性做出了以上改善，并且夹具装夹方便，实验成功率高，使用广泛。

发明内容

本发明的目的在于通过设计一种用于一种用于材料高速动态拉伸试验的试件夹具，该夹具不仅可以保证试件拉伸过程中保持应力平衡，而且操作方便、试件更换简单。

本发明的技术方案具体是这样实现的：一种用于材料高速动态拉伸试验的试件夹具，该试验夹具为一对对称夹持在试件两端的夹具，每端的夹具包括内夹持部分和外加固套筒(1)。

所述内夹持部分包括第一内夹持夹具(2)和第二内夹持夹具(3)。第一内夹持夹具(2)与第二内夹持夹具(3)对称布置并夹持在试件一端；第一内夹持夹具(2)与第二内夹持夹具(3)夹持试件的端部外侧设有螺纹，内侧设有凹槽，凹槽与试件的端部形状相同；在第一内夹持夹具(2)和第二内夹持夹具(3)凹槽处安装试件，将第一内夹持夹具(2)和第二内夹持夹具(3)与霍普金森杆的入射杆与透射杆通过螺纹相连接；外加固套筒(1)的内壁上设有螺纹，安装时外加固套筒(1)与第一内夹持夹具(2)、第二内夹持夹具(3)通过螺纹相连；拉伸时，松开外加固套筒(1)与第一内夹持夹具(2)、第二内夹持夹具(3) 之间的螺纹连接。

进一步地，外加固套筒(1)的内径与内夹持部分的外径相同，同时端部设有螺纹，外加固套筒(1)套入内夹持部分后通过螺纹连接，防止外加固套筒(1) 产生轴向运动，外加固套筒(1)防止内夹持部分在拉伸过程中产生径向变形。

进一步地，外加固套筒(1)内径与第一内夹持夹具(2)、第二内夹持夹具 (3)外径相同。

进一步地，第一内夹持夹具(2)和第二内夹持夹具(3)尺寸与材质相同，采用Q235钢，外形为直径75mm的半圆柱，内部加工成出端部凹槽。

由上述技术方案可见：在本发明中的狗骨头片状材料试件拉伸夹具中，夹具安装与试件更换方便、操作简单；试件在高应变率拉伸过程中能保持应力平衡，保证了拉伸试验的成功率和试验数据的准确性；由于夹具凹槽设计，因此试件受力端在圆弧过渡段，且保证了对中精准，在高速拉伸过程中不会产生偏心与应力集中现象；由于夹具整体与入射杆和透射杆外形一致，波在杆内传播时，无截面突变，最大程度的减少了由于夹具界面突变引起的反射波的影响。

附图说明

图1为第一内夹持夹具俯视图；

图2为第一内夹持夹具正视图；

图3第一内夹持夹具后视图；

图4为第二内夹持夹具俯视图；

图5为第二内夹持夹具正面示意图；

图6第一内夹持夹具侧面示意图；

图7为第一内夹持夹具与第二内夹持夹具示意图；

图8为试件示意图；

图9为试件夹具整体侧视示意图。

图10为试件夹具整体俯视示意图。

图中：1-外加固套筒、2-第一内夹持夹具、3-第二内夹持夹具。

具体实施方式

为了让本发明的上述特征和优点能更加明显易懂，下文结合具体实施例，对本发明做进一步详细的说明。

如图1-图7所示，本发明为一种用于一种用于材料高速动态拉伸试验的试件夹具，外加固套筒1套在第一内夹持夹具2、第二内夹持夹具2上且通过螺纹连接，约束内夹持夹具的径向位移；试件卡在内夹持夹具中凹槽处，凹槽过渡段平缓，使其不会发生应力集中；夹具与霍普金森杆通过螺纹连接。

外加固套筒1内侧设有螺纹，与内夹持夹具外侧螺纹连接；

内夹持夹具外侧设有螺纹，与霍普金森杆入射杆与透射杆连接；

该拉伸实验的夹具不仅可用于水泥基类狗骨头片状材料试件的拉伸，而且可以用于其他脆性材料的高速动态拉伸；

在使用上述的材料拉伸试验夹具时，可以首先将试件放置于内夹持夹具凹槽中，清理灰尘，然后将另一半内夹持夹具安装，并将夹具插入外加固套筒，旋转套筒将螺纹卡在夹具端部，安装好试件后，将夹具与试件整体通过螺纹与入射杆、透射杆连接，拉伸时取消套筒与内加持夹具的螺纹连接。

在使用上述材料拉伸试验夹具进行夹持后，即可通过霍普金森杆，开始对狗骨头片状材料试件进行高速动态拉伸试验，并取得相应的测量结果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改和等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。