專利名稱：高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣及其夾持裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料力學(xué)性能測(cè)試用的試樣及夾持裝置，特別是汽車(chē)用高強(qiáng)度薄鋼板(厚度介于0.5至3mm)軸向動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)與軸向“拉-拉”疲勞性能測(cè)試用的試樣及其夾持裝置。
背景技術(shù)：
汽車(chē)工業(yè)在“輕質(zhì)、安全、環(huán)?！痹O(shè)計(jì)理念的趨勢(shì)下，對(duì)鋼鐵行業(yè)中較薄軋制規(guī)格(其厚度通常介于0.5至3mm之間)的金屬板材的強(qiáng)塑性等性能提出了更高的要求，隨著激光等厚、差厚拼焊工藝的成熟，AHSS鋼及其焊接結(jié)構(gòu)件正逐漸成為汽車(chē)結(jié)構(gòu)鋼的優(yōu)良換代產(chǎn)品。由于AHSS鋼構(gòu)成了整車(chē)的骨架，其動(dòng)態(tài)載荷作用時(shí)(如沖擊、碰撞等)的材料響應(yīng)性能及長(zhǎng)時(shí)間使用狀態(tài)下的疲勞性能將直接關(guān)系到車(chē)輛的使用安全與完整性，故受到了汽車(chē)制造商的極大關(guān)注。
如若考慮汽車(chē)零件沖壓工藝及實(shí)際使用條件(如行駛狀態(tài))對(duì)于AHSS鋼強(qiáng)塑性能的影響，相應(yīng)的試驗(yàn)加載應(yīng)變速率應(yīng)覆蓋0.005s-1-500s-1的區(qū)間，已趨近于動(dòng)態(tài)加載高速拉伸的試驗(yàn)范疇。然而目前對(duì)于金屬材料實(shí)施動(dòng)態(tài)性能評(píng)價(jià)尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可循。2005年在德國(guó)召開(kāi)的轎車(chē)、貨車(chē)用鋼國(guó)際會(huì)議(SCT2005)出版的論文集報(bào)道了可以采用液壓高速拉伸試驗(yàn)機(jī)或霍布金森壓桿法開(kāi)展金屬板材的動(dòng)態(tài)性能評(píng)測(cè)，然而昂貴的試驗(yàn)機(jī)硬件開(kāi)銷(xiāo)、復(fù)雜的試樣制備技術(shù)與繁瑣的數(shù)據(jù)處理制約了上述技術(shù)在工業(yè)實(shí)驗(yàn)室的普及。
另一方面，擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)已成為工業(yè)實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)材料沖擊韌性的主導(dǎo)試驗(yàn)裝備，大多沖擊試驗(yàn)機(jī)已具備了螺紋圓棒試樣沖擊拉伸的試驗(yàn)?zāi)K，即將試樣通過(guò)螺紋連接固定在擺脆錘刃與錘套之間，或基座活動(dòng)端與固定端之間，擺錘釋放后試樣一端隨錘刃滑出而另一端鎖定，相當(dāng)于對(duì)試樣軸向施加沖擊載荷。但因AHSS鋼板材厚度較薄，無(wú)法制備出螺紋圓棒試樣，如若采用靜態(tài)拉伸試驗(yàn)機(jī)常用的液壓(或空壓)楔形齒塊的夾持方式，勢(shì)必對(duì)原有試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行較大的硬件改動(dòng)。
為此，實(shí)用新型專利號(hào)為02252726.5在其申請(qǐng)的“一種拉伸沖擊試驗(yàn)機(jī)”公開(kāi)了一種試樣裝夾機(jī)構(gòu)，通過(guò)將擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的試樣基座設(shè)計(jì)為固定鉗口與活動(dòng)鉗口，分別固定塑料板狀試樣兩端，可以通過(guò)擺錘敲擊活動(dòng)鉗口從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)軸向加載的目的。由于此實(shí)用新型的試樣對(duì)象是塑料試樣，拉伸沖擊斷裂所需的夾持力較小，因此活動(dòng)鉗口可以采用上下夾板通過(guò)緊固螺釘夾緊塑料試樣，但該專利技術(shù)無(wú)法直接適用于高強(qiáng)薄鋼板的動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)。另外，此實(shí)用新型所公開(kāi)的試樣裝載部位位于原試驗(yàn)機(jī)試樣底座，與目前通常所用的儀器化沖擊試驗(yàn)機(jī)擺錘傳感器連接試樣的要求存在差異，因此無(wú)法適用于儀器化沖擊試驗(yàn)機(jī)擺錘傳感器連接的高強(qiáng)薄鋼板試樣的動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)。
日本專利特開(kāi)平NO.JP60001539A公開(kāi)的“沖擊拉伸試驗(yàn)試樣夾持方法(TEST-PIECE SUPPORTING METHOD FOR IMPACT TENSILE TEST)“提供了一種對(duì)螺紋圓棒試樣實(shí)施軸向加載動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的夾持裝置與提高力傳感器自然頻率的方法。該專利采用儀器化沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊拉伸模塊，僅可開(kāi)展圓棒螺紋頭試樣的加載試驗(yàn)，無(wú)法對(duì)薄鋼板試樣有效夾持并進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本實(shí)用新型的目的是提供一種高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣及其夾持裝置，以滿足薄鋼板試樣有效夾持于試驗(yàn)機(jī)上并進(jìn)行動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)的需求。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型首先提供一種高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣，呈平板狀，其中，該試樣具有中間加載部，對(duì)稱設(shè)置于中間加載部?jī)啥说膬蓚€(gè)夾持部，每一夾持部具有一銷(xiāo)孔，該兩個(gè)銷(xiāo)孔對(duì)稱設(shè)置。
優(yōu)選的，所述試樣的中間加載部的寬度比所述夾持部的寬度窄；所述試樣的厚度在0.5mm至3mm之間。
本實(shí)用新型還提供一種用于高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣的夾持裝置，其固定于試驗(yàn)機(jī)上，其中，所述夾持裝置包括一對(duì)分離設(shè)置、對(duì)稱設(shè)計(jì)的夾具和用于每一夾具的鎖緊螺栓，該夾具的一端為固定端，固定于試驗(yàn)機(jī)上；另一端為夾持端，其內(nèi)設(shè)有與所述試樣厚度相對(duì)應(yīng)的U形開(kāi)口槽以收容該試樣，該U形開(kāi)口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設(shè)有一垂直于U型開(kāi)口槽且直徑與試樣銷(xiāo)孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過(guò)鎖緊螺孔并穿過(guò)試樣上的銷(xiāo)孔固定該試樣。
優(yōu)選的，所述固定端設(shè)計(jì)成螺柱，以與試驗(yàn)機(jī)上的螺孔配合；所述鎖緊螺栓具有上、中、下三段，其中，所述鎖緊螺栓的上段設(shè)置有內(nèi)六角旋轉(zhuǎn)孔；中段設(shè)計(jì)成平滑拉銷(xiāo)，以便將受力傳遞給所述試樣；下段設(shè)計(jì)成螺紋段。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)夾持裝置的固定端與各類(lèi)擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊拉伸模塊配套，使高強(qiáng)薄鋼板平板試樣實(shí)現(xiàn)圓棒試樣與試驗(yàn)機(jī)的螺紋連接方式，便于開(kāi)展動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)與其它各類(lèi)依靠螺紋連接試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的其他力學(xué)性能試驗(yàn)，如拉-拉疲勞試驗(yàn)等。


圖1是根據(jù)本實(shí)用型的優(yōu)選實(shí)施例的高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣的平面視圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用型的優(yōu)選實(shí)施例的用于高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣的一個(gè)夾持裝置的夾持本體的側(cè)視圖，其中，該夾持裝置的夾持端被剖開(kāi)，示出了其U型開(kāi)口槽和鎖緊螺栓的位置；圖3是圖2中夾持裝置的俯視圖，示出了U型開(kāi)口槽的表面；圖4是根據(jù)本實(shí)用型的優(yōu)選實(shí)施例的用于高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣的夾持裝置的鎖緊螺栓的正視圖；圖5是圖4中鎖緊螺栓的俯視圖；圖6是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的試樣與其夾持裝置的組裝剖視圖，示出了試樣被夾持后的狀態(tài)；圖7是圖6中試樣與其夾持裝置組裝后的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣1呈平板狀，其厚度為0.8mm，該試樣1具有一個(gè)寬度較窄的狹長(zhǎng)形的中間加載部11，對(duì)稱設(shè)置于中間加載部11兩端的兩個(gè)夾持部12，每一夾持部12具有一個(gè)銷(xiāo)孔13，兩個(gè)銷(xiāo)孔13對(duì)稱設(shè)置。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2-圖7所示，用于夾持上述試樣的夾持裝置2，其兩端固定于試驗(yàn)機(jī)(未圖示)上，包括一對(duì)分離設(shè)置對(duì)稱設(shè)計(jì)的夾具21(圖2示出了右側(cè)的夾具，左側(cè)的夾具如圖6所示)和用于每一夾具的鎖緊螺栓22，該夾具21的一端為固定端211，設(shè)計(jì)成螺柱，以與試驗(yàn)機(jī)上的螺孔(圖未示)配合；另一端為夾持端212，其內(nèi)設(shè)有與試樣1的厚度相對(duì)應(yīng)的U形開(kāi)口槽2122，其用于在其內(nèi)收容試樣1(如圖6-7所示)，該U形開(kāi)口槽2122將該夾具21的夾持端212分為上夾塊2123和下夾塊2124，在該夾持端212處還設(shè)有一垂直于U型開(kāi)口槽2122且直徑與試樣1的銷(xiāo)孔13直徑相同的鎖緊螺孔2125，當(dāng)試樣1定位于該對(duì)夾具21的U型開(kāi)口槽2122中時(shí)，上述鎖緊螺栓22通過(guò)鎖緊螺孔2125并穿過(guò)試樣1上的銷(xiāo)孔13固定該試樣1。優(yōu)選的，在U型開(kāi)口槽212的表面2121為粗糙表面，以便更好的將試樣1保持在其中。
如圖4和圖5所示，鎖緊螺栓22由設(shè)有內(nèi)六角旋轉(zhuǎn)孔2211的頂段221、平滑的起拉銷(xiāo)功能的中段222、以及起固定作用的螺紋段223構(gòu)成。平滑的起拉銷(xiāo)功能的中段222的直徑與試樣1的銷(xiāo)孔13的直徑相對(duì)應(yīng)，銷(xiāo)孔13在試樣1的夾持部上的相對(duì)位置可以根據(jù)夾具夾持端212上鎖緊螺孔的相對(duì)位置設(shè)計(jì)。旋轉(zhuǎn)鎖緊螺栓22使螺紋段223進(jìn)入夾具21的下夾塊2124的螺孔2125中，夾具上下夾塊2123和2124“咬合”試樣1的夾持部，使左右?jiàn)A具21與試樣1構(gòu)成緊密連接體(等價(jià)于螺紋圓棒試樣，如圖6所示)，試驗(yàn)時(shí)鎖緊螺栓22的中段平滑拉銷(xiāo)222構(gòu)成拉銷(xiāo)對(duì)夾具21中央的試樣1的銷(xiāo)孔13傳遞軸向載荷，因此鎖緊螺栓22具有鎖緊固定與載荷傳遞的功能。
根據(jù)以上描述，如果試樣1的厚度改變，則要選擇具有相應(yīng)狹縫寬度的夾具21，相應(yīng)的，如果需要，也要配合相應(yīng)尺寸的鎖緊螺栓22，換句話說(shuō)，夾持裝置2完全是為了與試樣1配套使用而設(shè)計(jì)。為了簡(jiǎn)化操作，U型開(kāi)口槽2122的縫隙寬度可以設(shè)計(jì)為0.8mm、1.5mm與3mm三種規(guī)格，試樣1根據(jù)其厚度范圍選擇與相應(yīng)規(guī)格的夾具21，例如，當(dāng)試樣1厚度大于0.5mm但小于0.8mm時(shí)，則可應(yīng)用U型開(kāi)口槽2122的縫隙寬度為0.8mm的夾具21。
如圖6所示的夾持裝置2和試樣1在組裝后，可以通過(guò)夾具21的固定端211與各類(lèi)擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊拉伸模塊(圖未示)配套，使高強(qiáng)薄鋼板平板試樣1實(shí)現(xiàn)圓棒試樣與試驗(yàn)機(jī)的螺紋連接方式，便于開(kāi)展動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)與其它各類(lèi)依靠螺紋連接試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行的其他力學(xué)性能試驗(yàn)，如拉-拉疲勞試驗(yàn)等。
權(quán)利要求1.一種高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣，呈平板狀，其特征在于，該試樣具有中間加載部，對(duì)稱設(shè)置于中間加載部?jī)啥说膬蓚€(gè)夾持部，每一夾持部具有一銷(xiāo)孔，該兩個(gè)銷(xiāo)孔對(duì)稱設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的試樣，其特征在于，所述試樣的中間加載部的寬度比所述夾持部的寬度窄。
3.如權(quán)利要求1或2所述的試樣，其特征在于，所述試樣的厚度在0.5mm至3mm之間。
4.一種用于權(quán)利要求1所述試樣的夾持裝置，固定于試驗(yàn)機(jī)上，其特征在于，所述夾持裝置包括一對(duì)分離設(shè)置、對(duì)稱設(shè)計(jì)的夾具和用于每一夾具的鎖緊螺栓，該夾具的一端為固定端，固定于試驗(yàn)機(jī)上；另一端為夾持端，其內(nèi)設(shè)有與試樣厚度相對(duì)應(yīng)的U形開(kāi)口槽以收容該試樣，該U形開(kāi)口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設(shè)有一垂直于U型開(kāi)口槽且直徑與試樣銷(xiāo)孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過(guò)鎖緊螺孔并穿過(guò)試樣上的銷(xiāo)孔固定該試樣。
5.如權(quán)利要求4所述的夾持裝置，其特征在于，所述固定端設(shè)計(jì)成螺柱，以與試驗(yàn)機(jī)上的螺孔配合。
6.如權(quán)利要求4或5所述的夾持裝置，其特征在于，所述鎖緊螺栓具有上、中、下三段，其中，中段設(shè)計(jì)成平滑拉銷(xiāo)，以便將受力傳遞給所述試樣。
7.如權(quán)利要求6所述的夾持裝置，其特征在于，所述鎖緊螺栓的上段設(shè)置有內(nèi)六角旋轉(zhuǎn)孔，下段設(shè)計(jì)成螺紋段。
專利摘要高強(qiáng)薄鋼板軸向加載試樣，呈平板狀，具有中間加載部，對(duì)稱設(shè)置于中間加載部?jī)啥说膬蓚€(gè)夾持部，每一夾持部具有一銷(xiāo)孔，該兩個(gè)銷(xiāo)孔對(duì)稱設(shè)置；用于上述試樣的夾持裝置，其固定于試驗(yàn)機(jī)上，其中，所述夾持裝置包括一對(duì)分離設(shè)置、對(duì)稱設(shè)計(jì)的夾具和用于每一夾具的鎖緊螺栓，該夾具的一端為固定端，固定于試驗(yàn)機(jī)上；另一端為夾持端，其內(nèi)設(shè)有與所述試樣厚度相對(duì)應(yīng)的U形開(kāi)口槽以收容該試樣，該U形開(kāi)口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設(shè)有一垂直于U型開(kāi)口槽且直徑與試樣銷(xiāo)孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過(guò)鎖緊螺孔并穿過(guò)試樣上的銷(xiāo)孔固定該試樣。可用于動(dòng)態(tài)軸向加載試驗(yàn)等。
文檔編號(hào)G01N3/04GK2854560SQ200520043029
公開(kāi)日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者方健, 魏毅靜 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司