本實(shí)用新型涉及一種針對非標(biāo)試樣的小型拉伸夾具，屬材料力學(xué)試驗(yàn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

拉伸試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法，是測定衡量材料性能主要的方式之一，是開發(fā)和利用新材料的重要工具。利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點(diǎn)、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)，在高溫下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)可以得到蠕變數(shù)據(jù)。

隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料及新的實(shí)驗(yàn)手段的出現(xiàn)，給材料力學(xué)性能的測試帶來了新的挑戰(zhàn)及機(jī)遇。目前，材料的成分各種各樣，形狀大小不一，試樣所能承受的試驗(yàn)力小到幾十厘牛（如紡織用氨綸絲），大到幾十噸如普通鋼材等，國內(nèi)最大的電子式萬能試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)力為1000KN。試樣尺寸小到直徑φ0.005mm的金絲，大到直徑1.5m的PVC管材等，這就要求根據(jù)不同的試驗(yàn)力、試樣的形狀大小選擇設(shè)計(jì)不同的夾具。物理模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)利用小的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，模擬實(shí)際工況下服役的研究手段得到廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)不但節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本，同時也縮短了實(shí)驗(yàn)周期。因此，開發(fā)相應(yīng)的力學(xué)檢測工具與物理模擬實(shí)驗(yàn)相配套，對研究開發(fā)新材料具有十分重要的意義。

對于通用的金屬拉伸實(shí)驗(yàn)，一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu)，即隨著試驗(yàn)力的增加，夾緊力隨之增加（指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）。對于插銷式夾具，試樣嵌入夾具固定作為夾緊力，確保了試樣不發(fā)生打滑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種針對非標(biāo)試樣的小型拉伸夾具。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種針對非標(biāo)試樣的小型拉伸夾具，分為上夾具和下夾具兩部分，上下夾具的一端通過插銷固定在萬能試驗(yàn)機(jī)上，另一端設(shè)有凹槽，凹槽與非標(biāo)試樣的接觸面為圓弧面。

所述上夾具和下夾具之間的距離為非標(biāo)試樣的平行段長度，上下夾具上的凹槽的縫隙寬度為非標(biāo)試樣平行段寬度；凹槽的圓弧面與非標(biāo)試樣的平行段相切，圓弧面的半徑與非標(biāo)試樣的接觸面相匹配。

用圓弧凹槽是為了避免試樣夾持部分產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。采用插銷式的夾具，能對強(qiáng)度較高的鋼板進(jìn)行小尺寸試樣拉伸試驗(yàn)并能保證試樣拉伸過程中不會由于夾具以及試樣的加工形狀而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性?？梢赃m用于強(qiáng)度較高、尺寸較小的鋼板試樣的拉伸試驗(yàn)，為研究軋制實(shí)驗(yàn)后材料的拉伸力學(xué)性能提供了可能。

另外，由于試樣依靠弧形面的夾緊力產(chǎn)生鎖緊力，因此在橫向有一定的位移，另外由于試樣很小，斷裂變形區(qū)占了塑形變形區(qū)的主要部分，因此測量的延伸率要高于標(biāo)準(zhǔn)樣的拉伸結(jié)果。與標(biāo)準(zhǔn)拉伸實(shí)驗(yàn)相比，出現(xiàn)這種偏差的原因主要在于兩者的標(biāo)距不同。為此，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法的原理，利用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)夾具實(shí)驗(yàn)回歸比較的方法，修正了工程應(yīng)變的計(jì)算公式：

其中為已知延伸率材料在設(shè)計(jì)的拉伸實(shí)驗(yàn)夾具測得的位移值，為從標(biāo)準(zhǔn)試樣及試驗(yàn)機(jī)得到的延伸率。為修正的標(biāo)距。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型裝置特別適用于強(qiáng)度較高、尺寸較小的鋼板試樣的拉伸試驗(yàn)，為研究軋制實(shí)驗(yàn)后材料的拉伸力學(xué)性能提供了可能。既保證了試樣在拉伸時不會應(yīng)力集中，也確保試樣在平行段斷裂，保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的安裝、拉伸示意圖。

圖2為夾具凹槽的局部放大圖。

圖3為設(shè)計(jì)夾具標(biāo)準(zhǔn)試樣與實(shí)驗(yàn)鋼的比較圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例做進(jìn)一步的說明。

本實(shí)施例應(yīng)用于具有高精度位移傳感器和力傳感器的CMT5305萬能試驗(yàn)機(jī)，為對強(qiáng)度較高的鋼板或壓縮試驗(yàn)后的小尺寸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

如圖1所示，一種針對非標(biāo)試樣的小型拉伸夾具，分為上夾具和下夾具兩部分，上下夾具的一端通過插銷固定在萬能試驗(yàn)機(jī)上，另一端設(shè)有凹槽，凹槽與非標(biāo)試樣的接觸面為圓弧面，既保證了試樣在拉伸時不會應(yīng)力集中，也確保試樣在平行段斷裂。

如圖2所示，所述上夾具和下夾具之間的距離為非標(biāo)試樣的平行段長度，上下夾具上的凹槽的縫隙寬度為非標(biāo)試樣平行段寬度；凹槽的圓弧面與非標(biāo)試樣的平行段相切，圓弧面的半徑與非標(biāo)試樣的接觸面相匹配。

本實(shí)用新型的使用過程如下：

將試樣切成指定尺寸并保證試樣與夾具接觸面積為試樣截面積的兩倍以上，將夾具通過插銷裝配到萬能試驗(yàn)機(jī)上，然后將試樣安裝進(jìn)夾具的圓弧凹槽內(nèi)，試樣安裝后的效果如圖1所示。在拉伸過程中可以產(chǎn)生很大的拉力，以滿足抗拉強(qiáng)度較高試樣的拉伸實(shí)驗(yàn)要求。在試驗(yàn)機(jī)上執(zhí)行2cm/min的拉伸速率，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集位移及力值數(shù)據(jù)，按照上述工程應(yīng)力的計(jì)算公式及修正的延伸率計(jì)算公式得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

通過萬能試驗(yàn)機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)試樣與實(shí)驗(yàn)鋼的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，拉伸實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的應(yīng)力應(yīng)變曲線對比圖如圖3所示。