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專利名稱：高強薄鋼板軸向加載試樣及其夾持裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料力學性能測試用的試樣及夾持裝置，特別是汽車用高強度薄鋼板(厚度介于0.5至3mm)軸向動態加載試驗與軸向“拉-拉”疲勞性能測試用的試樣及其夾持裝置。
背景技術：
汽車工業在“輕質、安全、環保”設計理念的趨勢下，對鋼鐵行業中較薄軋制規格(其厚度通常介于0.5至3mm之間)的金屬板材的強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鋼及其焊接結構件正逐漸成為汽車結構鋼的優良換代產品。由于AHSS鋼構成了整車的骨架，其動態載荷作用時(如沖擊、碰撞等)的材料響應性能及長時間使用狀態下的疲勞性能將直接關系到車輛的使用安全與完整性，故受到了汽車制造商的極大關注。
如若考慮汽車零件沖壓工藝及實際使用條件(如行駛狀態)對于AHSS鋼強塑性能的影響，相應的試驗加載應變速率應覆蓋0.005s-1-500s-1的區間，已趨近于動態加載高速拉伸的試驗范疇。然而目前對于金屬材料實施動態性能評價尚無標準規范可循。2005年在德國召開的轎車、貨車用鋼國際會議(SCT2005)出版的論文集報道了可以采用液壓高速拉伸試驗機或霍布金森壓桿法開展金屬板材的動態性能評測，然而昂貴的試驗機硬件開銷、復雜的試樣制備技術與繁瑣的數據處理制約了上述技術在工業實驗室的普及。
另一方面，擺錘式沖擊試驗機已成為工業實驗室評價材料沖擊韌性的主導試驗裝備，大多沖擊試驗機已具備了螺紋圓棒試樣沖擊拉伸的試驗模塊，即將試樣通過螺紋連接固定在擺脆錘刃與錘套之間，或基座活動端與固定端之間，擺錘釋放后試樣一端隨錘刃滑出而另一端鎖定，相當于對試樣軸向施加沖擊載荷。但因AHSS鋼板材厚度較薄，無法制備出螺紋圓棒試樣，如若采用靜態拉伸試驗機常用的液壓(或空壓)楔形齒塊的夾持方式，勢必對原有試驗機進行較大的硬件改動。
為此，實用新型專利號為02252726.5在其申請的“一種拉伸沖擊試驗機”公開了一種試樣裝夾機構，通過將擺錘式沖擊試驗機的試樣基座設計為固定鉗口與活動鉗口，分別固定塑料板狀試樣兩端，可以通過擺錘敲擊活動鉗口從而實現動態軸向加載的目的。由于此實用新型的試樣對象是塑料試樣，拉伸沖擊斷裂所需的夾持力較小，因此活動鉗口可以采用上下夾板通過緊固螺釘夾緊塑料試樣，但該專利技術無法直接適用于高強薄鋼板的動態軸向加載試驗。另外，此實用新型所公開的試樣裝載部位位于原試驗機試樣底座，與目前通常所用的儀器化沖擊試驗機擺錘傳感器連接試樣的要求存在差異，因此無法適用于儀器化沖擊試驗機擺錘傳感器連接的高強薄鋼板試樣的動態軸向加載試驗。
日本專利特開平NO.JP60001539A公開的“沖擊拉伸試驗試樣夾持方法(TEST-PIECE SUPPORTING METHOD FOR IMPACT TENSILE TEST)“提供了一種對螺紋圓棒試樣實施軸向加載動態試驗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機沖擊拉伸模塊，僅可開展圓棒螺紋頭試樣的加載試驗，無法對薄鋼板試樣有效夾持并進行后續試驗。

發明內容
為此，本實用新型的目的是提供一種高強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機上并進行動態軸向加載試驗的需求。
為實現上述目的，本實用新型首先提供一種高強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，對稱設置于中間加載部兩端的兩個夾持部，每一夾持部具有一銷孔，該兩個銷孔對稱設置。
優選的，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。
本實用新型還提供一種用于高強薄鋼板軸向加載試樣的夾持裝置，其固定于試驗機上，其中，所述夾持裝置包括一對分離設置、對稱設計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，固定于試驗機上；另一端為夾持端，其內設有與所述試樣厚度相對應的U形開口槽以收容該試樣，該U形開口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設有一垂直于U型開口槽且直徑與試樣銷孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過鎖緊螺孔并穿過試樣上的銷孔固定該試樣。
優選的，所述固定端設計成螺柱，以與試驗機上的螺孔配合；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置有內六角旋轉孔；中段設計成平滑拉銷，以便將受力傳遞給所述試樣；下段設計成螺紋段。
本實用新型的優點在于通過夾持裝置的固定端與各類擺錘式沖擊試驗機的沖擊拉伸模塊配套，使高強薄鋼板平板試樣實現圓棒試樣與試驗機的螺紋連接方式，便于開展動態軸向加載試驗與其它各類依靠螺紋連接試驗機進行的其他力學性能試驗，如拉-拉疲勞試驗等。


圖1是根據本實用型的優選實施例的高強薄鋼板軸向加載試樣的平面視圖；圖2是根據本實用型的優選實施例的用于高強薄鋼板軸向加載試樣的一個夾持裝置的夾持本體的側視圖，其中，該夾持裝置的夾持端被剖開，示出了其U型開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型開口槽的表面；圖4是根據本實用型的優選實施例的用于高強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是本實用新型優選實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；圖7是圖6中試樣與其夾持裝置組裝后的俯視圖。
具體實施方式
如圖1所示，高強薄鋼板軸向加載試樣1呈平板狀，其厚度為0.8mm，該試樣1具有一個寬度較窄的狹長形的中間加載部11，對稱設置于中間加載部11兩端的兩個夾持部12，每一夾持部12具有一個銷孔13，兩個銷孔13對稱設置。
請參見圖2-圖7所示，用于夾持上述試樣的夾持裝置2，其兩端固定于試驗機(未圖示)上，包括一對分離設置對稱設計的夾具21(圖2示出了右側的夾具，左側的夾具如圖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，設計成螺柱，以與試驗機上的螺孔(圖未示)配合；另一端為夾持端212，其內設有與試樣1的厚度相對應的U形開口槽2122，其用于在其內收容試樣1(如圖6-7所示)，該U形開口槽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處還設有一垂直于U型開口槽2122且直徑與試樣1的銷孔13直徑相同的鎖緊螺孔2125，當試樣1定位于該對夾具21的U型開口槽2122中時，上述鎖緊螺栓22通過鎖緊螺孔2125并穿過試樣1上的銷孔13固定該試樣1。優選的，在U型開口槽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由設有內六角旋轉孔2211的頂段221、平滑的起拉銷功能的中段222、以及起固定作用的螺紋段223構成。平滑的起拉銷功能的中段222的直徑與試樣1的銷孔13的直徑相對應，銷孔13在試樣1的夾持部上的相對位置可以根據夾具夾持端212上鎖緊螺孔的相對位置設計。旋轉鎖緊螺栓22使螺紋段223進入夾具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，使左右夾具21與試樣1構成緊密連接體(等價于螺紋圓棒試樣，如圖6所示)，試驗時鎖緊螺栓22的中段平滑拉銷222構成拉銷對夾具21中央的試樣1的銷孔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。
根據以上描述，如果試樣1的厚度改變，則要選擇具有相應狹縫寬度的夾具21，相應的，如果需要，也要配合相應尺寸的鎖緊螺栓22，換句話說，夾持裝置2完全是為了與試樣1配套使用而設計。為了簡化操作，U型開口槽2122的縫隙寬度可以設計為0.8mm、1.5mm與3mm三種規格，試樣1根據其厚度范圍選擇與相應規格的夾具21，例如，當試樣1厚度大于0.5mm但小于0.8mm時，則可應用U型開口槽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，可以通過夾具21的固定端211與各類擺錘式沖擊試驗機的沖擊拉伸模塊(圖未示)配套，使高強薄鋼板平板試樣1實現圓棒試樣與試驗機的螺紋連接方式，便于開展動態軸向加載試驗與其它各類依靠螺紋連接試驗機進行的其他力學性能試驗，如拉-拉疲勞試驗等。
權利要求1.一種高強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，對稱設置于中間加載部兩端的兩個夾持部，每一夾持部具有一銷孔，該兩個銷孔對稱設置。
2.如權利要求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。
4.一種用于權利要求1所述試樣的夾持裝置，固定于試驗機上，其特征在于，所述夾持裝置包括一對分離設置、對稱設計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，固定于試驗機上；另一端為夾持端，其內設有與試樣厚度相對應的U形開口槽以收容該試樣，該U形開口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設有一垂直于U型開口槽且直徑與試樣銷孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過鎖緊螺孔并穿過試樣上的銷孔固定該試樣。
5.如權利要求4所述的夾持裝置，其特征在于，所述固定端設計成螺柱，以與試驗機上的螺孔配合。
6.如權利要求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，中段設計成平滑拉銷，以便將受力傳遞給所述試樣。
7.如權利要求6所述的夾持裝置，其特征在于，所述鎖緊螺栓的上段設置有內六角旋轉孔，下段設計成螺紋段。
專利摘要高強薄鋼板軸向加載試樣，呈平板狀，具有中間加載部，對稱設置于中間加載部兩端的兩個夾持部，每一夾持部具有一銷孔，該兩個銷孔對稱設置；用于上述試樣的夾持裝置，其固定于試驗機上，其中，所述夾持裝置包括一對分離設置、對稱設計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，固定于試驗機上；另一端為夾持端，其內設有與所述試樣厚度相對應的U形開口槽以收容該試樣，該U形開口槽將該夾具的所述夾持端分為上夾塊和下夾塊，在該夾持端處還設有一垂直于U型開口槽且直徑與試樣銷孔的直徑相同的鎖緊螺孔，上述鎖緊螺栓通過鎖緊螺孔并穿過試樣上的銷孔固定該試樣。可用于動態軸向加載試驗等。
文檔編號G01N3/04GK2854560SQ200520043029
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者方健, 魏毅靜 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司