CN111238907A - 可调节凝胶型拉伸试样制样装置及方法 - Google Patents

可调节凝胶型拉伸试样制样装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置及方法，该装置的定位夹具固定连接在基座中央，用于试样的定位，并通过机械夹持机构固定试样位置；一对所述凝胶池分布在定位夹具两侧，与基座上与直线导轨配合连接的滑块固定连接，并通过滑块沿直线导轨调整位置，以及通过限位螺栓固定；所述凝胶池，用于盛放液体工程结构胶，并使样品端部深入到液体工程结构胶内，待液体工程结构胶和试样充分凝固后拆卸凝胶池，形成制样夹持部分。该装置及方法适用于不同尺寸的形状非规则结构材料或软质材料进行力学性能参数测试前的制样，制样可直接用于万能材料机等商用设备测试，易于生产及推广。

Description

可调节凝胶型拉伸试样制样装置及方法
技术领域
本发明一种对生物材料等非规则结构样品或软组织样品采用商用化测试设备进行力学性能测试，特别涉及一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置。
背景技术
生物材料等非规则结构样品或软组织样品直接采用商用化测试设备进行力学性能测试时，夹持端处容易受压变形损坏结构，或者实验时夹持处存在应力集中从而导致实验结果不准确甚至无效。因此，针对特殊试样两端夹紧不可靠或试样受力易变形及破坏等问题，需设计在样品两端附加过渡胶体介质的方案，从而形成可适用于万能材料机等商用化测试设备的标准试样。
专利号为CN207502287的《一种软组织拉伸实验用夹具》中通过对软组织表面注水结冰产生吸附力有效将试样固定在夹持台上，其主要是通过冰作为中间介质进行拉伸试验，但冰在常温下容易融化，导致夹持不稳；在零度以下进行测试，不满足常规测试环境要求，因此不是一种理想的过渡介质。
发明内容
本发明是要提供一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置及方法，该装置将凝胶有形准确地固定在试样两端，减少由于万能试验机机械夹持挤压引起的应力集中或试样结构破坏，方便快捷易操作。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置，包括基座、定位夹具和凝胶池，所述定位夹具固定连接在基座中央，用于试样的定位，并通过机械夹持机构固定试样位置；一对所述凝胶池分布在定位夹具两侧，与基座上与直线导轨配合连接的滑块固定连接，并通过滑块沿直线导轨调整位置，以及通过限位螺栓固定；所述凝胶池，用于盛放液体工程结构胶，并使样品端部深入到液体工程结构胶内，待液体工程结构胶和试样充分凝固后拆卸凝胶池，形成制样夹持部分。
进一步，所述直线导轨上分别设有基座定位尺寸，用于测量及定位。
进一步，所述定位夹具由虎头钳体、钳体底座、夹紧头、丝杆和手柄组成；两个虎头钳体分别安装在钳体底座的两端，两个虎头钳体通过丝杆连接手柄，两个虎头钳体的夹紧面上分别对应设置有夹紧头。
进一步，所述钳体底座上设有底座定位尺寸，用于试样定位尺寸测量。
进一步，所述凝胶池为一对四面可开型敞口容器，分别由底板、两块可开的凝胶池侧挡板、一块可拆卸的后挡板和凝胶池错位开口挡板组成；两块凝胶池侧挡板通过合页与底板连接，可向两侧翻开，后挡板由两枚可拆卸的定位螺钉固定于凝胶池侧挡板侧面，凝胶池错位开口挡板由三块独立方形小挡板错位构成，形成方孔挡板组，并通过定位螺钉与凝胶池侧挡板定位连接，满足不同尺寸试样由外深入到凝胶池内。
一种可调节凝胶型拉伸试样制样方法，采用可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其步骤如下：
步骤一，试样定位：样品居中安置在两个虎头钳体中间，定位夹具两端预留同等长度，虎头钳体与钳体底座形成间隙配合，通过手柄旋转丝杠带动两个虎头钳体对中靠拢实现试样夹持定位；
步骤二，凝胶池安装：根据试样长度，通过直线导轨调整凝胶池位置，并通过合页实现两块侧挡板分别与底部垂直，此时采用两枚可拆卸定位螺钉将后挡板固定于两个凝胶池侧挡板后侧面上，以及将凝胶池错位开口挡板错位形成方孔挡板组；凝胶池内铺覆薄膜材料；样品通过方孔深入到凝胶池内，液体工程结构胶A和胶B胶混合后倒入凝胶池，调整方孔位置薄膜厚度，防止胶体溢出，静置24小时后胶体凝固；
步骤三，取样：逐步拆除后挡板和凝胶池侧挡板，松开定位夹具虎头钳体，取出试样。
进一步，对可调节凝胶型拉伸试样进行测试：
步骤一，样品安装：将制样直接安装于万能材料机，其中凝胶夹持部分与万能材料机的夹具直接接触；
步骤二，开动万能材料机，使用位移控制模式，进行拉伸测试，使样品产生拉伸变形，直至破坏，记录力-位移曲线；
步骤三，关闭往复运动试验机；
步骤四，清理夹具装置。
本发明的有益效果是：
本发明利用定位夹具，确保试样对中性。采用可变开口熔池平台可向四面展开挡板，避免胶体凝固后与熔池壁之间产生较大吸附力，取样时受摩擦力影响产生形变的问题。错位挡板开口兼容不同尺寸试样，用于多种结构试样力学性能测试。该装置整体结构紧凑，整体连贯，有效降低了试样受各种外力的结构变形破坏，整体装置操作简单，性能可靠，成本低廉，便于生产和推广。
附图说明
图1是本发明的可调节凝胶型拉伸试样制样装置结构俯视图；
图2是定位夹具视视图；
图3是凝胶池侧视图；
图中：1-凝胶池侧挡板；2-凝胶池错位开口挡板；3-定位螺钉；4-虎头钳体；5-丝杠；6-夹紧头；7-钳体底座；8-手柄；9-基座定位尺寸；10-底座定位尺寸；11-连接件；12-后挡板；Ⅰ-基座；Ⅱ-凝胶池；Ⅲ-定位夹具。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置，包括基座Ⅰ、定位夹具Ⅲ和凝胶池Ⅱ。
定位夹具Ⅲ用于试样的定位，并通过机械夹持固定试样位置；
凝胶池Ⅱ用于盛放液体工程结构胶，样品端部深入到胶体内，待胶体和试样充分凝固后拆卸凝胶池，最终形成制样夹持部分。
基座Ⅰ包括两组直线导轨、滑块及第一、第二限位螺栓。定位夹具Ⅲ固定连接在基座Ⅰ中央。一对凝胶池Ⅱ分布在定位夹具Ⅲ两侧，与滑块固定连接，并架设在基座Ⅰ上，通过直线导轨调整位置，通过第一、第二限位螺栓固定。直线导轨上分别设有基座定位尺寸9，用于测量及定位。
定位夹具Ⅲ由虎头钳体4、钳体底座7、夹紧头6、丝杆5和手柄8组成。两个虎头钳体4分别安装在钳体底座7的两端，两个虎头钳体4通过丝杆5连接手柄8，两个虎头钳体4的夹紧面上分别对应设置有夹紧头6。使用时，试样安置在钳体底座7上，转动手柄8使丝杆5旋转，通过螺旋配合使虎头钳体4对中移动并逐渐夹紧试样。钳体底座4上设有底座定位尺寸11用于试样定位尺寸测量。
凝胶池Ⅱ为一对四面可开型敞口容器，分别由底板、两块可开的凝胶池侧挡板1、一块可拆卸的后挡板12和凝胶池错位开口挡板2组构成。两块凝胶池侧挡板1通过合页与底板连接，可向两侧翻开。后挡板12由两枚可拆卸的定位螺钉3固定于凝胶池侧挡板1侧面。凝胶池错位开口挡板2由三块独立方形小挡板错位构成，形成方孔挡板组，并通过定位螺钉3与凝胶池侧挡板1定位连接，满足不同尺寸试样由外深入到凝胶池内。
一种可调节凝胶型拉伸试样制样方法，采用可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其步骤如下：
步骤一，试样定位：样品居中安置在两个虎头钳体4中间，定位夹具两端预留同等长度，虎头钳体4与钳体底座7形成间隙配合，通过手柄8旋转丝杠5带动两个虎头钳体4对中靠拢实现试样夹持定位；
步骤二，凝胶池安装：根据试样长度，通过直线导轨调整凝胶池位置，并通过合页实现两块侧挡板1分别与底部垂直，此时采用两枚可拆卸定位螺钉3将后挡板12固定于两个凝胶池侧挡板1后侧面上，以及将凝胶池错位开口挡板2错位形成方孔挡板组；凝胶池内铺覆薄膜材料；样品通过方孔深入到凝胶池Ⅱ内，液体工程结构胶A胶B胶混合后倒入凝胶池Ⅱ，调整方孔位置薄膜厚度，防止胶体溢出。静置24小时后胶体凝固；
步骤三，取样：逐步拆除后挡板12和凝胶池侧挡板1，松开定位夹具虎头钳体4，取出试样；
步骤四，样品安装：将制样直接安装于万能材料机，其中凝胶夹持部分与夹具直接接触；
步骤五，开动万能材料机，使用位移控制模式，进行拉伸测试，使样品产生拉伸变形，直至破坏，记录力-位移曲线。
步骤六，关闭往复运动试验机。
步骤七，清理夹具装置。

Claims (7)

1.一种可调节凝胶型拉伸试样制样装置，包括基座、定位夹具和凝胶池，其特征在于：所述定位夹具固定连接在基座中央，用于试样的定位，并通过机械夹持机构固定试样位置；一对所述凝胶池分布在定位夹具两侧，与基座上与直线导轨配合连接的滑块固定连接，并通过滑块沿直线导轨调整位置，以及通过限位螺栓固定；所述凝胶池用于盛放液体工程结构胶，并使样品端部深入到液体工程结构胶内，待液体工程结构胶和试样充分凝固后拆卸凝胶池，形成制样夹持部分。
2.根据权利要求1所述的可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其特征在于：所述直线导轨上分别设有基座定位尺寸，用于测量及定位。
3.根据权利要求1所述的可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其特征在于：所述定位夹具由虎头钳体、钳体底座、夹紧头、丝杆和手柄组成；两个虎头钳体分别安装在钳体底座的两端，两个虎头钳体通过丝杆连接手柄，两个虎头钳体的夹紧面上分别对应设置有夹紧头。
4.根据权利要求3所述的可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其特征在于：所述钳体底座上设有底座定位尺寸，用于试样定位尺寸测量。
5.根据权利要求3所述的可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其特征在于：所述凝胶池为一对四面可开型敞口容器，分别由底板、两块可开的凝胶池侧挡板、一块可拆卸的后挡板和凝胶池错位开口挡板组成；两块凝胶池侧挡板通过合页与底板连接，可向两侧翻开，后挡板由两枚可拆卸的定位螺钉固定于凝胶池侧挡板侧面，凝胶池错位开口挡板由三块独立方形小挡板错位构成，形成方孔挡板组，并通过定位螺钉与凝胶池侧挡板定位连接，满足不同尺寸试样由外深入到凝胶池内。
6.一种可调节凝胶型拉伸试样制样方法，采用权利要求5所述的可调节凝胶型拉伸试样制样装置，其特征在于：其步骤如下：
步骤一，试样定位：样品居中安置在两个虎头钳体中间，定位夹具两端预留同等长度，虎头钳体与钳体底座形成间隙配合，通过手柄旋转丝杠带动两个虎头钳体对中靠拢实现试样夹持定位；
步骤二，凝胶池安装：根据试样长度，通过直线导轨调整凝胶池位置，并通过合页实现两块侧挡板分别与底部垂直，此时采用两枚可拆卸定位螺钉将后挡板固定于两个凝胶池侧挡板后侧面上，以及将凝胶池错位开口挡板错位形成方孔挡板组；凝胶池内铺覆薄膜材料；样品通过方孔深入到凝胶池内，液体工程结构胶A和胶B胶混合后倒入凝胶池，调整方孔位置薄膜厚度，防止胶体溢出，静置24小时后胶体凝固；
步骤三，取样：逐步拆除后挡板和凝胶池侧挡板，松开定位夹具虎头钳体，取出试样。
7.根据权利要求6所述的可调节凝胶型拉伸试样制样方法，其特征在于：对可调节凝胶型拉伸试样进行测试：
步骤一，样品安装：将制样直接安装于万能材料机，其中凝胶夹持部分与万能材料机的夹具直接接触；
步骤二，开动万能材料机，使用位移控制模式，进行拉伸测试，使样品产生拉伸变形，直至破坏，记录力-位移曲线；
步骤三，关闭往复运动试验机；
步骤四，清理夹具装置。
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