CN106404539B - 一种实现均匀单向拉伸的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种实现均匀单向拉伸的试验方法，步骤一：把试件和连接件粘/焊接在一起形成紧密的连接；在连接件左、右添加一推板装置。步骤二：对试件进行装夹，单向拉伸试验装置夹持连接件，用引伸计测得试件自由区的宽度位移数据。步骤三：将宽度位移数据反馈给计算机控制***，使单向拉伸试验装置的电机或气缸运动从而带动推板装置对连接件左、右两个方向施加合适的压力，使得夹持区的宽度变形量和自由区的宽度变形量相同。步骤四：在试验过程中利用引伸计要对宽度变形量进行实时的实验数据的采集。步骤五：试验后对试件进行测量，与采集的实验数据进行对比。本发明实现试件整体均匀变形，克服了传统试验中试件胶粘固定区和自由区变形不均匀的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种实现均匀单向拉伸的试验方法，在传统单向拉伸试验的基础上，使试件在单向拉伸中实现更大应变范围内的均匀变形的试验方法，属于材料力学测试技术及设备技术领域。
背景技术
传统的单向拉伸试验，通常采用“工”字型的试件，如图1所示，采用这种形状的试件在单向拉伸过程中试件变形并不十分均匀，变形量越大，不均匀程度越大。缺点：使得材料能够达到的均匀变形量有限；加工较为复杂，有一定的材料浪费。
因此，提出一种方便连接固定和测量，而且实验过程中能够实现试件的均匀变形。
实现均匀单向拉伸对试件成形方面具有重要的作用，不但能够达到比传统单向拉伸试验更大的变形范围，而且材料的利用率高。
对试件实现均匀的单向拉伸可以选用与试件有较大的摩擦力的连接件(连接件要比试件厚)，首先把试件上、下(Z方向)和左、右(Y方向)分别和连接件胶粘固定在一起(X、Y、Z方向如图2所示)，在连接件的左、右(Y方向)添加一推板装置(现有装置)，与推板装置由油缸或者电机控制着运动，然后拉伸装置固定上、下(Z方向)连接件，进行单向拉伸的同时要对连接件的单向拉伸(X方向)的垂直方向(Y方向)根据引伸计测得并反馈的数据对推板装置施加一合适的压力，并且拉伸装置和气缸或电机在一个运动平台上运动；使试件夹持区(胶粘固定试件部分)宽度变形与自由区的宽度变形量一致，从而保证试件在单向拉伸过程中的均匀变形。
发明内容
为了克服单向拉伸的不均匀性，在方法和技术存在的上述问题，本发明提供了一种实现均匀单向拉伸试验方法，它能够对所关心的试件实现均匀单向拉伸的试验方法，可对试件的均匀变形进行研究。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种实现均匀单向拉伸的试验方法，它可以采用反馈法来实现：
本方法在单向拉伸试验设备上对试件进行重新固定，以单向拉伸试验装置上采用试件与连接件有较大的摩擦，后用强力胶粘固定在一起，然后拉伸装置固定连接件为例，包含引伸计、力传感器、计算机控制***、电机或气缸，其特征在于：在单向拉伸试验中，使试件和连接件胶粘固定在一起形成紧密的连接，利用引伸计测得试件自由区的横向变形量(Y方向)，然后反馈给计算机控制***，确定在试件外侧连接件左、右(Y方向)的推板装置上施加多大的压力，从而保证使得试件的自由区的横向变形与夹持区的横向变形(Y方向)相同，通过计算机控制***控制单向拉伸装置能够有效的实现对试件的均匀拉伸变形，即实现试件的单向均匀拉伸。
单向拉伸试验装置(现有装置)包含分别位于试件的两个垂直方向(Y方向)上的两组相同的拉伸装置，每组拉伸装置通过一套传动机构将电机主轴转动转化为对力学传感器的拉伸，力学传感器的另一端与夹紧装置相连接，最终实现夹紧装置的移动，对试件进行相同加载路径试验。采用对试件单向拉伸的同时，对试件外侧连接件左、右(Y方向)用推板装置对连接件施加压力，拉力和压力的大小可以根据引伸计的读取结果反馈给计算机控制***进行控制。
本发明方法中，采用试件和单向拉伸试验装置，可以方便实现比例加载。
综上所述，本发明是一种实现均匀的单向拉伸的试验方法，该方法具体步骤如下：
步骤一：首先，把试件的上、下(Z方向)和连接件粘/焊接在一起形成紧密的连接，从而固定在一起。对试件的左、右(Y方向)同上述步骤，把试件和连接件固定在一起；在连接件的左、右(Y方向)添加一推板装置(所述的推板装置为现有装置)。(推动连接件，使得试件横向发生变形。)
步骤二：对试件进行装夹，单向拉伸试验装置夹持连接件(Z方向连接件)，进行单向拉伸，使用有一定标距和量程的引伸计测得试件自由区的宽度(Y方向)位移数据。
步骤三：将步骤二中引伸计测得试件自由区的宽度(Y方向)位移数据，反馈给计算机控制***，通过计算机控制***，使单向拉伸试验装置的电机或气缸运动从而带动推板装置对连接件左、右(Y方向)两个方向(力的方向都指向坐标系的原点)施加合适的压力，使得夹持区的宽度变形量和自由区的宽度变形量(Y方向)相同。
步骤四：在试验过程中利用引伸计要对宽度变形量进行实时的实验数据的采集。
步骤五：试验后可以对试件进行测量，与采集的实验数据进行对比，结果吻合。
本发明一种实现均匀单向拉伸试验方法，其优点及功效在于：在进行均匀单向拉伸试验中，可以进行变形过程中应变的实时测量，试验中和试验后都能很方便的对应变进行测量，利用引伸计测得试件自由区的横向变形的数据反馈给计算机控制***，再对推板装置施加合适的压力，使试件的胶粘固定区Y方向上的变形和自由区的宽度位移变形一致，从而实现试件整体均匀变形，克服了传统单向拉伸试验中试件胶粘固定区和自由区变形不均匀的缺陷。
附图说明
图1是传统的单向拉伸试验所用试件示意图。
图2是采用本发明中的方法，所用试件的方向的示意图。
图3是采用本发明中的方法，以试件与连接件有较大的摩擦，后胶粘固定在一起和单向拉伸试验装置为例的均匀单向拉伸试验装置的结构示意图；其中，B、C、D的配置同A；
注：A是气缸6和推板装置8的连接装置，可以采用常用的螺栓连接或者焊接，而B、C、D的装置采用和A相同的装置。
图4是采用本发明中的方法，以试件与连接件有较大的摩擦，后胶粘固定在一起，推板装置的局部放大试件图。
图中所示标号说明：
1、力传感器，2、夹紧装置，3、Z方向连接件，4、计算机控制***，
5、Y方向连接件，6、电机或气缸，7、试件，8、推板装置，
9、引伸计,A、B、C、D、连接装置
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明所提供的装置进行进一步说明。
本发明一种实现均匀单向拉伸试验方法，步骤一：首先，把试件的上、下(Z方向)和连接件粘在一起形成紧密的连接，从而固定在一起(为了固定更牢固可以采用焊接)。对试件的左、右(Y方向)同上述步骤，把试件和连接件固定在一起；在连接件的左、右(Y方向)添加一推板装置(所述的推板装置为现有装置)。(推动连接件，使得试件横向发生变形。)
步骤二：对试件进行装夹，单向拉伸试验装置夹持Z方向连接件，进行单向拉伸，使用有一定标距和量程的引伸计测得试件自由区的宽度(Y方向)位移数据。
步骤三：将步骤二中引伸计测得试件自由区的宽度(Y方向)位移数据，反馈给计算机控制***，通过计算机控制***，使单向拉伸试验装置的电机或气缸运动从而带动推板装置对连接件左、右(Y方向)两个方向(力的方向都指向坐标系的原点)施加合适的压力，使得夹持区的宽度变形量和自由区的宽度变形量(Y方向)相同。
步骤四：在试验过程中利用引伸计要对宽度变形量进行实时的实验数据的采集。
步骤五：试验后可以对试件进行测量，与采集的实验数据进行对比，结果吻合。
如图3所示的，采用本发明提出的方法，采用单向拉伸试验装置(已有设备)，使试件在单向拉伸中实现均匀变形的试验方法的试验装置，包含单向拉伸试验装置、力传感器1、计算机控制***4、电机或气缸6，推板装置8，引伸计9，其中单向拉伸试验装置包含两组相同的拉伸装置，每组拉伸装置都通过一套传动机构将电机主轴转动转化为对力学传感器1的拉伸，力学传感器1的另一端与夹紧装置2相连接，最终实现夹紧装置2的线性移动，对试件7进行拉伸试验。
利用引伸计测得的数据反馈给计算机控制***4，通过计算机控制***4使电机或气缸6给试件Y方向连接件5的外侧的推板装置8施加力；计算机控制***4综合控制单向拉伸试验装置对长方形试件的拉伸过程、电机或气缸6间接对夹持区(Y方向连接件5)施加力。
本发明的具体试验过程如下：把试件的上、下(Z方向)和连接件粘在一起形成紧密的连接；对试件的左、右(Y方向)同上述步骤，把试件和连接件固定在一起；在连接件的左、右(Y方向)添加一推板装置；首先用两组拉伸装置中的夹紧装置分别夹紧长方形试件的两端，对长方形试件进行相同加载路径试验，使用有一定标距和量程的引伸计9测得试件自由区的宽度(Y方向)位移数据；计算机控制***4接收引伸计9测量的试件自由区的宽度位移参数，然后控制电机或气缸6沿指定路径间接对夹持区(Y方向连接件5)进行施加力，使夹持区域达到并保持在预定宽度位移范围(即引伸计测得的自由区的宽度位移)；计算机控制***控制单向拉伸试验装置对长方形试件进行预设比例和非比例的单向拉伸，并实时的通过力传感器将拉伸过程中材料的各项参数进行统计整理，最终分析出材料在不同宽度位移下的单向拉伸力学性能指标，进行实现均匀单向拉伸的试验的成形研究；最终实现均匀单向拉伸。
综上所述，本发明提出的是一种实现均匀单向拉伸的试验的成形试验方法，与传统的单向拉伸试验的成形试验方法有着很大的不同。将电机或气缸与推板装置的连接引进入设备中，对试件夹持区施加力，使试件在所关心的夹持区发生的宽度(Y方向)变形量与自由区宽度变形量相同，克服了传统单向拉伸试验成形实验方法中夹持区不能发生变形、及材料浪费等缺陷，也是对传统单向拉伸试验方法的发展，可以有效的得出材料在相同加载状态下的金属成形，提高了材料的利用率。
Claims (1)
1.一种实现均匀的单向拉伸的试验方法，特征在于：该方法具体步骤如下：
步骤一：把试件的上、下和连接件粘/焊接在一起形成紧密的连接，从而固定在一起；对试件的左、右同上述步骤，把试件和连接件固定在一起；在连接件的左、右添加一推板装置；
步骤二：对试件进行装夹，单向拉伸试验装置夹持连接件，进行单向拉伸，使用有一定标距和量程的引伸计测得试件自由区的宽度位移数据；
步骤三：将步骤二中引伸计测得试件自由区的宽度位移数据，反馈给计算机控制***，通过计算机控制***，使单向拉伸试验装置的电机或气缸运动从而带动推板装置对连接件左、右两个方向施加合适的压力，使得夹持区的宽度变形量和自由区的宽度变形量相同；
步骤四：在试验过程中利用引伸计对宽度变形量进行实时的实验数据的采集；
步骤五：试验后对试件进行测量，与采集的实验数据进行对比。
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