一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置及试验方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，包括底座、固定设置在所述底座上的用于放置试件的二个固定座及用于对所述试件产生加载力的加载头，二个所述固定座对称设置在所述加载头的相对二侧，特别是，二个所述固定座上分别开设有二个贯穿孔，所述加载头上开设有通孔，所述试件穿过所述通孔且所述试件的两端分别固定在所述贯穿孔内。本发明的三点弯曲试验装置直接通过高速拉伸试验机实现动态三点弯曲加载，操作简单。
【专利说明】一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置及试验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料力学性能动态测试与表征领域，用于汽车、航空等行业，具有涉及一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置及试验方法。
【背景技术】
[0002]三点弯曲试验是材料机械性能试验的基本方法之一，主要用于测定脆性和低塑性材料的抗弯强度，同时也可以测量材料表面质量。而动态三点弯曲试验是一种对被测材料试件进行动态加载的试验方法，使用该方法获得材料在不同速率载荷作用下的力、位移等数据，用于验证材料模型的可靠性。由于相关的试验方法不成熟，行业急缺材料的高速三点弯曲试验数据，这直接制约了汽车材料在碰撞载荷作用下的力学性能仿真的精度及汽车新产品的开发进度。因此，通过试验手段获得轻量化材料在三点弯曲状态下的动态力学是十分必要的。
[0003]现有技术中的三点弯曲试验装置包括底座、固定设置在底座上的用于支撑测试试件的二个支撑座及位于支撑座上方且用于对试件产生加载力的压头，二个支撑座设置在压头的相对二侧。试验时，将试件的两端分别放置在二个支撑座上，压头对试件向下压对试件产生向下作用力将试件向下顶弯，进行试件的弯曲试验。如将现有技术的三点弯曲试验装置用于电子万能试验机上时，可以实现低速(三点弯曲试验，无法实现中、高速加载；用于落锤冲击试验机时，虽然可以实现高速三点弯曲加载，但由于落锤靠自由落体实现对试件加载，冲击过程中存在能量损失，导致加载速率变化较大。目前，行业尚无材料高速三点弯曲的测试标准和规范。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置及试验方法，该三点弯曲试验装置能够实现动态三点弯曲试验且能够实现恒速加载。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，包括底座、固定设置在所述底座上的用于放置试件的二个固定座及用于对所述试件产生加载力的加载头，二个所述固定座对称设置在所述加载头的相对二侧，二个所述固定座上分别开设有二个贯穿孔，所述加载头上开设有通孔，所述试件穿过所述通孔且所述试件的两端分别固定在所述贯穿孔内。
[0006]每个所述固定座包括固定设置在所述底座上的支撑座及设置在所述支撑座的上端部与所述支撑座固定连接的卡座，所述卡座的面向所述支撑座的那一面上开设有凹槽，所述支撑座与所述凹槽形成所述贯穿孔，所述试件的位于所述支撑座与所述卡座之间的部分位于所述凹槽内。
[0007]所述凹槽的槽底面为由靠近所述加载头的一端至远离所述加载头的一端向上倾斜的斜面，且所述槽底面的靠近所述加载头的所述一端倒圆角使得所述试件与所述卡座的倒角部位相接触。
[0008]所述支撑座的面向所述卡座的那一面上对应所述凹槽的位置开设有避让所述试件的避让槽，所述避让槽的靠近所述加载头的一端设有用于支撑所述试件的支撑部。
[0009]所述支撑部的上端部倒圆角使得所述试件与所述支撑部的倒角部位相接触。
[0010]所述支撑座与卡座之间通过第一螺栓连接，所述支撑座与卡座之间间距可通过所述第一螺栓调节。
[0011]所述支撑座与所述底座通过第二螺栓和螺母固定连接，所述底座上开设有滑槽，所述滑槽的延伸方向为二个所述支撑座的中心点的连接线的延伸方向，所述第二螺栓的一端部依次穿过所述支撑座、滑槽、螺母设置，且所述第二螺栓沿着所述滑槽能够滑动地设置在所述滑槽内。所述滑槽开设有2个，每个所述支撑座对应设置一个所述滑槽。
[0012]所述通孔的孔壁的下壁面为对所述试件产生加载力的加载面，所述加载面为弧面。
[0013]所述底座上设有用于支撑所述加载头且高度可调的支撑件。
[0014]本发明提供的另一技术方式是:一种使用上述的三点弯曲试验装置在高速拉伸试验机上进行三点弯曲试验的方法，包括
(1)安装所述三点弯曲试验装置:将所述三点弯曲试验装置的所述底座与所述高速拉伸试验机的下夹持端相连，所述加载头的上端部与所述高速拉伸试验机的作动器相连；
(2)安装所述试件:将所述试件穿过所述通孔且将所述试件的两端分别放置在所述贯穿孔内，旋转所述第一螺栓以调整所述卡座使得所述卡座的倒角部位与所述试件相接触，调整所述支撑件的高度以调整所述加载头使得所述加载头的加载面与所述试件相接触；
(3)测试所述试件:开启所述高速拉伸试验机，所述高速拉伸试验机的作动器往上运动，带动所述加载头往上运动，进行三点弯曲试验。
[0015]由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明的三点弯曲试验装置与高速拉伸试验机结合使用，可实现低、中、高不同速率下的动态三点弯曲试验且可实现恒速加载，操作简单。
[0016]本发明的三点弯曲试验装置结构简单，制造成本低，安全可靠。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明三点弯曲试验装置的立体图；
图2为本发明三点弯曲试验装置的主视图；
图3为本发明三点弯曲试验装置的纵向剖视图；
图4为本发明三点弯曲试验装置的加载头的立体图；
图5为本发明三点弯曲试验装置的加载头的主视图；
图6为本发明三点弯曲试验装置的卡座的立体图；
图7为本发明三点弯曲试验装置的支撑座的立体图；
图8为本发明三点弯曲试验装置的底座的立体图；
图中:1、底座；2、支撑座；3、卡座；4、加载头；5、试件；6、通孔；7、加载面；8、避让槽；9、支撑部；10、凹槽；11、滑槽；12、支撑件；13、第一螺栓；14、第二螺栓；15、螺母。
【具体实施方式】
[0018]以下结合说明书附图对本发明做进一步描述:
如附图广8所示，一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，包括底座1、固定设置在底座1上的用于放置试件5的二个固定座及用于对试件5产生加载力的加载头4，二个固定座对称设置在加载头4的相对二侧，二个固定座上分别开设有二个贯穿孔，加载头4上开设有通孔6，试件5穿过通孔6且试件5的两端分别固定在贯穿孔内。
[0019]每个固定座包括固定设置在底座1上的支撑座2及设置在支撑座2的上端部与支撑座2固定连接的卡座3，卡座3的面向支撑座2的那一面开设有凹槽10，支撑座2与凹槽10形成贯穿孔，试件5的位于支撑座2与卡座3之间的部分位于凹槽10内。具体地，凹槽10的槽底面为由靠近加载头4的一端至远离加载头4的一端向上倾斜的斜面，且槽底面的靠近加载头4的一端倒圆角使得试件5与卡座3的倒角部位相接触。
[0020]支撑座2的面向卡座3的那一面上对应凹槽10的位置开设有避让试件5的避让槽8，避让槽8的靠近加载头4的一端设有用于支撑试件8的支撑部9。支撑部9的上端部倒圆角使得试件5与支撑部9的倒角部位相接触。
[0021]支撑座2与卡座3之间通过第一螺栓13连接，卡座3与支撑座2之间的间距可通过第一螺栓13调节。
[0022]支撑座2与底座1通过第二螺栓14和螺母15固定连接，底座1上开设有滑槽11，滑槽11的延伸方向为二个支撑座2的中心点的连接线的延伸方向，第二螺栓14的一端部依次穿过支撑座2、滑槽11和螺母15设置，且第二螺栓14沿着滑槽11能够滑动地设置在滑槽11内。具体地，滑槽11开设有2个，每个支撑座2对应设置一个滑槽11。
[0023]底座1上设有用于支撑加载头4且高度可调的支撑件12。支撑件12位于加载头4的正下方，支撑件12为螺栓。
[0024]本发明三点弯曲试验装置的工作原理:
在对试件5进行测试前，在三点弯曲试验装置上装好试件5，然后将该三点弯曲试验装置安装在高速拉伸试验机上，底座1与高速拉伸试验机的下夹持端相连，加载头4的上端部与高速拉伸试验机的作动器相连，底座1上位于加载头4的正下方设置支撑件12。旋转第一螺栓13调整卡座3与支撑座2之间的间距，使得试件5与卡座3的倒角部位相接触，旋转支撑件12调节加载头4的高度，将加载头4的高度调节至使得加载面7与试件5的下侧面刚好相接触。
[0025]试验时，高速拉伸试验机的作动器拉动加载头4往上运动，通孔6的加载面7对试件5产生向上的作用力将试件5向上顶弯，进行试件5的弯曲试验。试件5在弯曲过程中，试件5与卡座3的倒角部位相接触的部位被限制在卡座3的凹槽10内，不会滑动，而试件5的端部向下弯曲，进入支撑座2的避让槽8内且不与支撑座2的其他部位或其他部件接触，完成正确的三点弯曲状态。
[0026]本发明提供一种使用上述三点弯曲试验装置在高速拉伸试验机上进行三点弯曲试验的方法，该方法包括:
(1)安装三点弯曲试验装置:将三点弯曲试验装置的底座与高速拉伸试验机的下夹持端相连，加载头的上端部与高速拉伸试验机的作动器相连；
(2)安装试件:将试件穿过通孔且将试件的两端分别放置在贯穿孔内，旋转第一螺栓以调整卡座使得卡座的倒角部位与试件相接触，调整支撑件的高度以调整加载头使得加载头的加载面与试件相接触；
(3)测试所述试件:开启高速拉伸试验机，高速拉伸试验机的作动器往上运动，带动加载头往上运动，进行三点弯曲试验。
[0027]本发明的三点弯曲试验装置具有以下有益效果:
本发明的三点弯曲试验装置直接通过高速拉伸试验机实现动态三点弯曲加载，操作简单；
本发明的三点弯曲试验装置与高速拉伸试验机结合使用，可实现低、中、高不同速率下的动态三点弯曲试验；
本发明的三点弯曲试验装置结构简单，制造成本低，可靠性高。
[0028]以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，包括底座、固定设置在所述底座上的用于放置试件的二个固定座及用于对所述试件产生加载力的加载头，二个所述固定座对称设置在所述加载头的相对二侧，其特征在于:二个所述固定座上分别开设有二个贯穿孔，所述加载头上开设有通孔，所述试件穿过所述通孔且所述试件的两端分别固定在所述贯穿孔内。
2.根据权利要求1所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:每个所述固定座包括固定设置在所述底座上的支撑座及设置在所述支撑座的上端部与所述支撑座固定连接的卡座，所述卡座的面向所述支撑座的那一面上开设有凹槽，所述支撑座与所述凹槽形成所述贯穿孔，所述试件的位于所述支撑座与所述卡座之间的部分位于所述凹槽内。
3.根据权利要求2所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述凹槽的槽底面为由靠近所述加载头的一端至远离所述加载头的一端向上倾斜的斜面，且所述槽底面的靠近所述加载头的所述一端倒圆角使得所述试件与所述卡座的倒角部位相接触。
4.根据权利要求2所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述支撑座的面向所述卡座的那一面上对应所述凹槽的位置开设有避让所述试件的避让槽，所述避让槽的靠近所述加载头的一端设有用于支撑所述试件的支撑部。
5.根据权利要求4所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述支撑部的上端部倒圆角使得所述试件与所述支撑部的倒角部位相接触。
6.根据权利要求2所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述支撑座与卡座之间通过第一螺栓连接，所述支撑座与卡座之间间距可通过所述第一螺栓调节。
7.根据权利要求1所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述支撑座与所述底座通过第二螺栓和螺母固定连接，所述底座上开设有滑槽，所述滑槽的延伸方向为二个所述支撑座的中心点的连接线的延伸方向，所述第二螺栓的一端部依次穿过所述支撑座、滑槽、螺母设置，且所述第二螺栓沿着所述滑槽能够滑动地设置在所述滑槽内。
8.根据权利要求1所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述通孔的孔壁的下壁面为对所述试件产生加载力的加载面，所述加载面为弧面。
9.根据权利要求1所述的用于高速拉伸试验机的三点弯曲试验装置，其特征在于:所述底座上设有用于支撑所述加载头且高度可调的支撑件。
10.一种使用如权利要求1、中任一项权利要求所述的三点弯曲试验装置在高速拉伸试验机上进行三点弯曲试验的方法，其特征在于:所述方法包括 (1)安装所述三点弯曲试验装置:将所述三点弯曲试验装置的所述底座与所述高速拉伸试验机的下夹持端相连，所述加载头的上端部与所述高速拉伸试验机的作动器相连； (2)安装所述试件:将所述试件穿过所述通孔且将所述试件的两端分别放置在所述贯穿孔内，旋转所述第一螺栓以调整所述卡座使得所述卡座的倒角部位与所述试件相接触，调整所述支撑件的高度以调整所述加载头使得所述加载头的加载面与所述试件相接触； (3)测试所述试件:开启所述高速拉伸试验机，所述高速拉伸试验机的作动器往上运 动，带动所述加载头往上运动，进行三点弯曲试验。
【文档编号】G01N3/20GK104406863SQ201410725143
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】赖兴华, 黄毅, 王磊, 夏勇, 周青 申请人:清华大学苏州汽车研究院（相城）, 苏州渭蓝汽车材料科技有限公司