本發(fā)明涉及材料力學(xué)性能檢測領(lǐng)域，具體地，涉及一種材料的沖擊性能測試裝置。

背景技術(shù)：

目前，在零部件的服役過程中，其服役載荷可能各式各樣。當(dāng)零部件的服役環(huán)境中存在疲勞-沖擊交互作用載荷時，則需要測試零部件抵抗疲勞-沖擊交互作用的性能，來評價設(shè)計(jì)的合理性。

現(xiàn)有技術(shù)中，對于材料沖擊性能的測試試驗(yàn)，主要包括以下兩種：一種是，沖擊韌度測試，例如，金屬夏比沖擊試驗(yàn)。在上述試驗(yàn)中采用簡支梁式的V形或U形缺口作為沖擊試樣，沖擊載荷由擺錘產(chǎn)生。當(dāng)足夠大的沖擊力作用于缺口背面，使試樣斷裂時，根據(jù)擺錘沖擊前后的能量損失，獲得使試樣發(fā)生沖擊斷裂的能量，稱為沖擊韌度。另一種是，測試材料在高應(yīng)變率下(10²/s～10⁴/s)的動態(tài)應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如Hopkinson桿測試，該測試方法主要是采用高爆或子彈產(chǎn)生的沖擊力，通過加力頭撞擊試樣，由于試驗(yàn)條件的限制，該類試驗(yàn)裝置的試樣一般很小、很短。

可見，現(xiàn)有的沖擊性能的測試試驗(yàn)，對試樣的形狀和尺寸均具有特定的要求。同一個試樣難以進(jìn)行材料的疲勞-沖擊載荷交互作用性能的測試。對于用于疲勞性能測試的圓棒試樣或矩形試樣，不能直接通過現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置再進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，需重新制作試樣，過程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種材料的沖擊性能測試裝置，該裝置可以對接口契合的疲勞試樣進(jìn)行拉伸沖擊性能測試，進(jìn)而方便研究試樣在“疲勞-沖擊載荷交互作用”下的力學(xué)性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種材料的沖擊性能測試裝置，包括：加載部和與加載部配合的檢測部。加載部用于提供沖擊力，檢測部包括用于承受沖擊力和夾持試樣的夾持組件，以及用于檢測試樣上的力的傳感器。夾持組件設(shè)置成在承受加載部的沖擊后，對試樣進(jìn)行拉式?jīng)_擊加載；試樣為接口契合的疲勞試樣。

優(yōu)選地，檢測部包括傳遞組件，該傳遞組件用于承受加載部的沖擊，并將沖擊力傳遞到試樣夾持組件。

優(yōu)選地，傳遞組件包括用于與加載部直接接觸的沖擊力承接頭，和用于將沖擊力承接頭承受的載荷傳遞給試樣夾持組件的傳力件。

優(yōu)選地，沖擊力承接頭的與加載部接觸的面為向外凸出的球冠面。

優(yōu)選地，試樣夾持組件包括夾持上盤和夾持下盤，該夾持上盤和夾持下盤設(shè)置成能在接受傳遞組件傳遞的沖擊力后相背移動。

優(yōu)選地，在夾持上盤上設(shè)有孔和/或開口槽，傳力件的一端連接于沖擊力承接頭，另一端穿過夾持上盤上的孔和/或開口槽與夾持下盤抵接。

優(yōu)選地，試樣夾持組件包括支撐桿，該支撐桿的上端與夾持上盤螺紋連接，支撐桿的下端與夾持下盤的固定引導(dǎo)部配合，使夾持下盤能夠沿支撐桿下移。

優(yōu)選地，試樣夾持組件包括用于夾持試樣的夾持部。

優(yōu)選地，夾持部包括：連接于夾持上盤中心處的第一夾頭和與第一夾頭對應(yīng)設(shè)置的連接于夾持下盤中心處的第二夾頭。

優(yōu)選地，傳感器的兩端分別連接于第二夾頭的底部和夾持下盤的頂部。

優(yōu)選地，在試樣上貼有應(yīng)變片。

優(yōu)選地，加載部為落槌。

通過上述技術(shù)方案，加載部產(chǎn)生的沖擊載荷和能量加載到檢測部，檢測部承受沖擊載荷后，對試樣進(jìn)行拉式?jīng)_擊加載，之后傳感器檢測試樣上的應(yīng)力。由此，上述裝置可以對試樣進(jìn)行拉伸沖擊性能的檢測。接口契合的疲勞試樣是指試樣具有既可以連接沖擊性能測試裝置，又可以連接疲勞試驗(yàn)機(jī)的接口。為連接上述接口，本發(fā)明的沖擊性能測試裝置的夾持組件的試樣夾持結(jié)構(gòu)采用了與疲勞試驗(yàn)機(jī)中的試樣夾持結(jié)構(gòu)相同的的結(jié)構(gòu)，因此，同一試樣在檢測完拉伸沖擊性能之后，還可以在疲勞機(jī)上進(jìn)行疲勞性能檢測，即，可以對同一試樣進(jìn)行疲勞-沖擊載荷交互作用，以進(jìn)行復(fù)雜加載情況下材料的力學(xué)性能的研究。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的材料的沖擊性能測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的傳遞組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的試樣夾持組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖1的組成部件爆炸圖；

圖5是本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的材料的沖擊性能測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明

1 加載部 2 沖擊力承接頭

3 傳力件 4 夾持上盤

5 支撐桿 6 夾持部

7 傳感器 8 夾持下盤

200 檢測部 20 傳遞組件

30 夾持組件 61 第一夾頭

62 第二夾頭 81 引導(dǎo)部

S 試樣

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種材料的沖擊性能測試裝置，該裝置包括：加載部1和與加載部1配合的檢測部200。加載部1用于提供沖擊力，檢測部200包括用于承受沖擊力和夾持試樣S的夾持組件30，以及用于檢測試樣S上的力的傳感器7。其中，夾持組件30設(shè)置成在承受加載部1的沖擊后對試樣S進(jìn)行拉式?jīng)_擊加載，試樣S為接口契合的疲勞試樣。接口契合的疲勞試樣是指試樣具有既可以連接沖擊性能測試裝置又可以連接疲勞試驗(yàn)機(jī)的接口。在這種情況下，檢測部200承受加載部1加載的沖擊載荷后，對試樣S進(jìn)行拉式?jīng)_擊加載，傳感器7可以檢測到作用于試樣S上的應(yīng)力曲線，進(jìn)而可以評價材料的拉伸沖擊性能。進(jìn)一步地，由于本發(fā)明的沖擊性能測試裝置的夾持組件30的試樣夾持結(jié)構(gòu)采用了與疲勞試驗(yàn)機(jī)中的試樣夾持結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，因此，本發(fā)明的測試裝置可以對同一試樣進(jìn)行疲勞-沖擊載荷交互作用測試，研究疲勞-沖擊復(fù)雜加載情況下材料的綜合力學(xué)性能。

如圖2和圖3所示，檢測部200包括：傳遞組件20和夾持組件30。傳遞組件20用于承受加載部1的沖擊，并將沖擊力傳遞到夾持組件30。進(jìn)一步地，傳遞組件20包括：沖擊力承接頭2和傳力件3。的沖擊力承接頭2與加載部1直接接觸。傳力件3用于將沖擊力承接頭2承受的載荷傳遞到夾持組件30上。在這種情況下，加載部1所提供的沖擊力先作用到傳遞組件20上，再經(jīng)傳遞組件20間接作用到夾持組件30。這樣，可以改變沖擊力的具體作用位置，通過傳遞組件20與夾持組件30的配合，將作用在試樣S上的沖擊設(shè)置成拉伸沖擊。

為了保證加載部1與沖擊力承接頭2之間配合的準(zhǔn)確性，如圖1所示，沖擊力承接頭2的與加載部1接觸的面為向外凸出的球冠面。在這種情況下，無論加載部1加載過程中是否偏置，沖擊載荷都能作用在沖擊力承接頭2的中央。優(yōu)選地，加載部1為落槌，其效沖擊力范圍為6t。

夾持組件30包括夾持上盤4和夾持下盤8。夾持上盤4和夾持下盤8設(shè)置成能在接受傳遞組件20傳遞的沖擊力后相背移動。具體地，傳遞組件20設(shè)置在夾持上盤4的上方，傳遞組件20的沖擊力承接頭2的球冠面朝外設(shè)置，以與加載部1相對應(yīng)。在沖擊力承接頭2的球冠面的背面，固定連接有多個傳力件3，優(yōu)選地，傳力件3為三個桿狀件。沖擊力承接頭2通過傳力件3將沖擊力傳遞到夾持下盤8，夾持下盤8受力后相對于與其對應(yīng)設(shè)置的夾持上盤4移動，進(jìn)而對試樣進(jìn)行拉伸。

進(jìn)一步地，在夾持上盤4上設(shè)有孔和/或開口槽，傳力件3的一端連接于沖擊力承接頭2，另一端穿過夾持上盤4上的孔和/或開口槽與夾持下盤8抵接。優(yōu)選地，沖擊力承接頭2設(shè)置成圓盤狀，其上表面為向外凸出的球冠面，下表面為平面。沖擊力承接頭2的半徑小于或等于夾持上盤4的半徑。連接在沖擊力承接頭2的下表面的傳力件3的長度，大于夾持上盤4與夾持下盤8之間的距離。由此，當(dāng)沖擊力承接頭2受力后，傳力件3可以壓著夾持下盤8向下移動，使沖擊力承接頭2不至于頂在夾持上盤4。

另外，夾持組件30包括支撐桿5，支撐桿5的上端與夾持上盤4螺紋連接，支撐桿5的下端與夾持下盤8的固定引導(dǎo)部81配合，使得夾持下盤8能夠沿著支撐桿5下移。具體地，支撐桿5為三個，其長度也大于夾持上盤4與夾持下盤8之間的距離。由此，可以保證夾持下盤8工作時懸空，且在承受沖擊載荷時具有一定的位移及振動空間，該振動空間保證了夾持下盤8受到?jīng)_擊力后，向下移動時與工作臺面之間具有一定的距離。

為了能夠夾持不同的試樣，例如，圓柱形的試樣和矩形的CT試樣(緊湊拉伸試樣)，如圖1所示，本發(fā)明的夾持組件30包括用于夾持試樣S的夾持部6。夾持部6設(shè)置成與疲勞試驗(yàn)機(jī)中的試樣夾持結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。具體地，圓柱形的試樣通過螺紋連接的方式安裝在夾持部6中，而矩形的試樣可以通過鉤狀的夾持部固定。另外，為了保證試樣受力的均勻和穩(wěn)定，夾持部6設(shè)置成包括第一夾頭61和第二夾頭62。第一夾頭61連接在夾持上盤4中心處，第二夾頭62與第一夾頭61對應(yīng)設(shè)置，且連接在夾持下盤8中心處。傳感器7的兩端分別連接于第二夾頭62的底部和夾持下盤8的頂部。這樣，當(dāng)?shù)谝粖A頭61與第二夾頭62拉伸試樣時，從傳感器7可以檢測到試樣上的拉伸沖擊力曲線。優(yōu)選地，為了對材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行研究，還可以在試樣S上貼有應(yīng)變片。

在本發(fā)明的一個具體的實(shí)施方式中，如圖4所示，測試裝置的形狀、尺寸和部件之間的連接關(guān)系可以采用如下方式設(shè)置：

沖擊力承接頭2設(shè)置為外徑為R₁＝240mm，高度為H₁＝40mm的圓盤。在沖擊力承接頭2的下表面半徑為R₁’＝180mm的圓周上，每隔120°加工一個螺紋孔，與傳力件3的上端的螺紋對接。夾持上盤4和夾持下盤8均設(shè)置成外徑為R₂＝R₃＝300mm，厚度為H₂＝H₃＝20mm的圓盤。在夾持上盤4的半徑為R₂’＝180mm的圓周上，每隔120°加工有一個通孔，以使傳力件3穿過。在夾持上盤4的下表面的中央位置，加工有與夾持部6配合的結(jié)構(gòu)。在夾持上盤4的下表面的半徑R₂”＝250mm的圓周上，每隔120°加工有一個螺紋孔，與支撐桿5的上端的螺紋配合。支撐桿5的下端穿出夾持下盤8的周邊R₃’＝300mm上的開口槽。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。