一种金属板材压缩试验约束系统及方法与流程

1.本发明涉及金属板材压缩试验，尤其涉及一种金属板材压缩试验约束系统和方法。


背景技术：

2.根据《金属材料室温压缩试验方法》的国家标准，在对板状试样进行压缩试验时，应使用约束系统。约束系统应具备：试样在低于规定的力作用下不发生屈曲；不影响试样轴向自由收缩及沿宽度和厚度方向的自由胀大；试验过程摩擦力为一个定值。
3.因此，试验机对板状试样进行压缩试验时，需要有一个横向的压力确保板状试样不发生屈曲，同时由于板状试样在被压缩的过程必然会发生形变，即在其宽度和厚度方向变宽和变厚，而在此过程中板状试样必然会与约束板直接发生摩擦，需要确保摩擦力在这个形变过程中保持不变，为一定值。试验时自动绘制的力-变形曲线，一般初始部分因受摩擦力影响而并非线性关系。当力足够大时，摩擦力达到一个定值，此后摩擦力不再进一步影响力-变形曲线，从而可通过图解法确定实际压缩力。为满足摩擦力为一个定值，那么就要求该横向的压力在对板状试样进行约束防止其发生屈曲的同时，还整个试验过程中还必须保持一个定值。
4.现有的金属板材压缩试验约束系统在进行试验时试样装配较为麻烦，且需要操作人员有一定经验。
5.因此，本领域的技术人员致力于开发一种更为方便的金属板材压缩试验约束系统和方法。


技术实现要素：

6.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种更为方便的金属板材压缩试验约束系统和方法。
7.为实现上述目的，本发明首先提供了一种金属板材压缩试验约束系统，包括固定夹板和动夹块；固定夹板固定设置在机架上；动夹块有水平的上端面和下端面，通过分别与上端面和下端面配合的两对限位辊，可在机架的两个上下水平面间平动；两条约束皮带的第一端分别水平地固定连接至设置在动夹块中心的牵引轴，第二端水平地绕过两个定滑轮后，垂直向下连接至配重机构；在牵引轴外设有轴承，轴承上设置有摆杆，可绕牵引芯轴转动；牵引约束皮带通过两个相互嵌套的连接钢环连接摆杆；两条牵引皮带第一端分别水平地固定连接至牵引轴，第二端水平地连接至卷扬机内的卷轮。
8.进一步地，配重机构包括多片垂直叠放的配重片；配重片在竖直方向设置有提拉板槽，在横向方向上设置有第一销孔；提拉板通过提拉板槽连接多片配重片，且提拉板上也相应地设置有多个第二销孔；当提拉板放置到位时，其上的第二销孔分别与提拉板所连接的多片配重片上第一销孔对齐，使得插销可插入所选的配重片上的第二销孔和对应的提拉板上的第二销孔；约束皮带垂直向下的一端连接至提拉板。
9.进一步地，限位辊通过辊轴固定设置在机架上。
10.进一步地，配重片的材质为铸铁。
11.本发明还提供了一种金属板材压缩试验约束方法，包括步骤：
12.(1)提供一种如上所述的金属板材压缩试验约束系统；
13.(2)根据所需的约束力，选择所需的配重片数量后，将插销插入相应地配重片的销孔中；
14.(3)启动卷扬机构，通过牵引皮带牵引动夹块向远离固定夹板的方向运动直至可以放入金属板材试样；
15.(4)断开卷扬机构，此时动夹块在配重块的重力作用下向固定夹板运动，将板状金属试样约束在固定夹板和动夹块之间。
16.进一步地，限位辊通过辊轴固定设置在机架上。
17.进一步地，配重片的材质为铸铁。
18.本发明通过限位辊确保动夹块的水平运动，同时通过定滑轮和配重片确保了板状试样在自由膨胀时的摩擦力不变，且可通过插销快速方便的选择调整约束力的大小，相对的现有技术，试验准备过程极为简便，即使没有受过专门训练的人员也可完成。
19.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
20.图1是本发明的一个较佳实施例中的金属板材压缩试验约束系统的正视图；
21.图2是图1的俯视图；
22.图3是图1中金属板材压缩试验约束系统工作状态正视图；
23.图4是图3的俯视图。
24.图5是图1中提拉板的示意图。
具体实施方式
25.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
26.以下参见附图1-5。图1-2示出来根据本发明的一个较佳实施例中的金属板材压缩试验约束系统的正视图和俯视图。该金属板材压缩试验约束系统包括固定夹板2和动夹块3。固定夹板2固定设置在机架上。动夹块3有水平的上端面和下端面，通过分别与上端面和下端面配合的两对等直径的限位辊4，可在机架的两个上下水平面14间平动。在另一个实施例中，限位辊4也可通过辊轴13固定设置在机架上，从而对动夹块3在竖直方向上进行限位，确保动夹块3只能在水平方向上平动。
27.在动夹块3的左右侧面的中心部位设置有牵引轴6。两条约束皮带5一端分别水平地固定连接至牵引轴6，另一端水平地绕过两个定滑轮7后，垂直向下连接至配重机构。定滑轮7通过定滑轮轴12固定在机架上。在本实施例中，配重机构包括多片垂直叠放的配重片8。配重片8在竖直方向设置有提拉板槽，在横向方向上设置有第一销孔10。如图5所示，提拉板
9通过提拉板槽连接多片配重片10，且提拉板9上也相应地设置有多个第二销孔17。当提拉板9放置到位时，其上的第二销孔17分别与提拉板9所连接的多片配重片9上第一销孔10对齐，使得插销11可插入所选的配重片9上的第二销孔和对应的提拉板上的第二销孔。约束皮带5垂直向下的一端连接至提拉板9。
28.为了保证约束皮带5在运动过程中始终能保持水平，以使得动夹块3对金属试样1的约束力始终与其板面垂直，在牵引轴6外设有轴承18，轴承18上设置有摆杆19，摆杆19通过两个相互嵌套的连接钢环20连接约束皮带5。
29.两条牵引皮带15一端分别水平地固定连接至牵引轴6，另一端水平地连接至卷扬机16内的卷轮。
30.如图3和4所示，在使用时，首先根据所需的约束力，选择合适的配重片8数量后，将插销11插入相应地配重片的销孔中。启动卷扬机构16，通过牵引皮带15牵引动夹块3向远离固定夹板2的方向运动，同时通过限位辊4确保其运动水平。当动夹块3和固定夹板2距离足够后，放入板状金属试样1，然后断开卷扬机构，此时动夹块3在配重块8的重力作用下向固定夹板2运动，将板状金属试样1约束在固定夹板2和动夹块3之间，由于定滑轮7只改变力的方向而不会改变力的大小，因此在压缩试验过程中，板状金属试样1可以克服横向的约束力自由膨胀，且该横向的约束力在此过程中的大小和方向保持不变，即配重片8的重力，因此产生的摩擦力也是一个定值。
31.配重片8的材质一般选用铸铁。
32.本发明通过限位辊确保动夹块的水平运动，同时通过定滑轮和配重片确保了板状试样在自由膨胀时的摩擦力不变，且可通过插销快速方便的选择调整约束力的大小，相对的现有技术，试验准备过程极为简便，即使没有受过专门训练的人员也可完成。
33.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。