一种刚性试样破断试验缓冲装置的制作方法

1.本发明涉及破断试验技术领域，尤其涉及一种刚性试样破断试验缓冲装置。


背景技术：

2.螺纹钢、特殊金属棒材、特殊金属管材等高刚性材料以其承载高、变形小等优势，现广泛应用于公路、桥梁、建筑机械等各行各业，由于高刚性材料在各行业的用量巨大，其极限断裂性能好坏严重影响使用行业，所以从每批次高刚性材料中均选取样品即刚性试样进行极限破断试验，但刚性试样在断裂的瞬间会高速飞行，危险性很高，具有很大的安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明提供一种刚性试样破断试验缓冲装置，旨在解决的技术问题是：如何在刚性试样的破断试验中降低危险性，降低安全隐患。
4.本发明的一种刚性试样破断试验缓冲装置的技术方案如下：
5.包括非金属缓冲垫和框架，所述框架连接所述非金属缓冲垫，所述框架还用于固定连接待试验刚性试样，所述非金属缓冲垫与所述待试验刚性试样相对设置。
6.本发明的一种刚性试样破断试验缓冲装置的有益效果如下：
7.框架固定在地面上，当在待试验刚性试样上施加拉力以进行破断试验时，待试验刚性试样会产生拉伸形变，不断蓄能，当待试验刚性试样发生断裂时，待试验刚性试样会进行反弹，此时与待试验刚性试样相对设置的非金属缓冲垫能够吸收待试验刚性试样在反弹时的动能，从而极大降低危险性，降低了安全隐患。
8.在上述方案的基础上，本发明的一种刚性试样破断试验缓冲装置还可以做如下改进。
9.进一步，还包括设有活塞的液压缓冲部件，所述液压缓冲部件连接所述框架，所述活塞的一端连接所述非金属缓冲垫。
10.采用上述进一步方案的有益效果是：液压缓冲部件能够进一步吸收对待试验刚性试样在反弹时的动能，提供第二层缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
11.进一步，还包括第一连接部件，所述活塞的一端通过所述第一连接部件连接所述非金属缓冲垫。
12.进一步，所述液压缓冲部件还包括充有油液的缸体，所述活塞的另一端与所述缸体滑动密封连接，所述缸体连接所述框架。
13.进一步，所述活塞与所述缸体之间还设有缓冲器。
14.采用上述进一步方案的有益效果是：缓冲器能够进一步吸收对待试验刚性试样在反弹时的动能，提供第三层缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
15.进一步，还包括第二连接部件，所述框架通过所述第二连接部件连接所述待试验
刚性试样。
16.进一步，还包括用于套设在所述待试验刚性试样上的关节轴承，所述关节轴承连接所述框架。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：当在待试验刚性试样上施加的拉力的方向与待试验刚性试样的轴向不在同一方向时，关节轴承能够自动调整，保持施加的拉力的方向与待试验刚性试样的轴向在同一方向。
18.进一步，所述第二连接部件与所述关节轴承之间还设有隔垫，且所述隔垫用于套设在所述待试验刚性试样上。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：防止第二连接部件与关节轴承之间产生硬接触，以对关节轴承造成损伤。
20.进一步，所述关节轴承与所述框架之间还设有垫片，且所述垫片用于套设在所述待试验刚性试样上。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：关节轴承与框架之间还设有垫片，防止框架与关节轴承之间产生硬接触，以对关节轴承造成损伤。
附图说明
22.图1为本发明实施例的一种刚性试样破断试验缓冲装置的俯视剖面结构示意图；
23.图2为非金属缓冲垫的缓冲作用的示意图；
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1、待试验刚性试样；2、立柱；3、垫片；4、关节轴承；5、隔垫；6、第一固定螺母；7、非金属缓冲垫；8、活塞；9、缸体；10、油液；11、弹簧；12、第二固定螺母；13、连接杆；14、第二连接部件；15、第三连接部件。
26.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.如图1所示，本发明实施例的一种刚性试样破断试验缓冲装置，包括非金属缓冲垫7和框架，所述框架连接所述非金属缓冲垫7，所述框架还用于固定连接待试验刚性试样1，所述非金属缓冲垫7与所述待试验刚性试样1相对设置。
31.其中，框架的具体结构如下：
32.1)框架为四立柱结构，具体包括4个立柱2，每两个立柱2之间通过连接杆13连接，连接杆13选用钢筋或铝合金型材等，以增加框架的结构强度，其中，可选用升降调节的立柱2，或选用电动升降柱作为立柱2，通过调节立柱2的升降，更便于进行破断试验，其中，立柱2与连接杆13之间通过第二固定螺母12进行固定；
33.2)可根据实际情况设置框架的具体结构；
34.其中，框架固定在地面上的具体实现方式如下：
35.1)在地面设置水泥材质且与立柱2适配的卡槽，将框架的4个立柱2分别卡持在相应卡槽内，实现框架的固定，防止在破断试验时发生位移；
36.2)在地面嵌入与立柱2适配的金属卡槽，将框架的4个立柱2分别卡持在相应卡槽内，实现框架的固定，防止在破断试验时发生位移；
37.3)还可根据实际情况选用其它固定方式，实现框架的固定。
38.其中，非金属材料缓冲垫的材质可选用纤维树脂复合材料、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)等，具体可通过螺纹固定连接方式实现与框架和待试验刚性试样1之间的固定连接。
39.其中，待试验刚性试样1具体为：螺纹钢、特殊金属棒材或特殊金属管材等高刚性材料。
40.其中，非金属缓冲垫7与待试验刚性试样1相对设置，具体地：非金属缓冲垫7位于：当待试验刚性试样1破断时，待试验刚性试样1的反弹方向上，例如，当待试验刚性试样1为螺纹钢、特殊金属棒材或特殊金属管材等，当待试验刚性试样1破断时，待试验刚性试样1的反弹方向为螺纹钢、特殊金属棒材或特殊金属管材的轴向上，即非金属缓冲垫7与待试验刚性试样1相对设置，且非金属缓冲垫7位于螺纹钢、特殊金属棒材或特殊金属管材的轴向上。
41.非金属缓冲垫7起到缓冲作用的原理如图2所示，具体地：
42.1)框架固定在地面上，在进行破断试验之前，待试验刚性试样1与非金属缓冲垫7之间预留有缝隙；
43.2)在待试验刚性试样1上施加拉力以进行破断试验时，待试验刚性试样1会产生拉伸形变，此时待试验刚性试样1与非金属缓冲垫7之间预留有缝隙逐渐增大，此时，待试验刚性试样1不断蓄能；
44.3)当待试验刚性试样1发生断裂时，待试验刚性试样1会进行反弹，会压缩非金属缓冲垫7，此时，非金属缓冲垫7能够吸收待试验刚性试样1在反弹时的动能，从而极大降低危险性，降低了安全隐患。
45.较优地，在上述技术方案中，还包括设有活塞8的液压缓冲部件，所述液压缓冲部件连接所述框架，所述活塞8的一端连接所述非金属缓冲垫7。
46.其中，液压缓冲部件具体为：
47.1)液压缓冲部件为液压缓冲器，液压缓冲部件的活塞8即为液压缓冲器的伸缩端；
48.2)所述液压缓冲部件还包括充有油液10的缸体9，所述活塞8的另一端与所述缸体9滑动密封连接，所述缸体9连接所述框架，即所述活塞8的另一端与所述缸体9滑动密封位于所述缸体9内的油液10，其中，油液10可选用高粘度油液10如sae30机油、齿轮油或攻丝油等；
49.其中，框架通过第三连接部件15与缸体9连接，具体地：第三连接部件15为金属杆或金属板，金属杆或金属板通过螺纹固定方式或焊接固定方式分别与框架和第三连接部件15连接。
50.其中，可采用滑动轴承密封或往复运动橡胶密封或采用其它现有滑动密封方式实现活塞8的另一端与所述缸体9滑动密封连接，在此不做赘述，那么：
51.当待试验刚性试样1发生断裂时，待试验刚性试样1会进行反弹，会压缩非金属缓冲垫7，在压缩非金属缓冲垫7时，会通过活塞8对位于缸体9内的油液10中进行压缩，因此，液压缓冲部件能够进一步吸收对待试验刚性试样1在反弹时的动能，即提供第二层缓冲作用，能够进一步吸收对后坐力起到缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
52.较优地，在上述技术方案中，还包括第一连接部件14，所述活塞8的一端通过所述第一连接部件14连接所述非金属缓冲垫7，其中，第一连接部件14为如下结构：
53.1)第一连接部件14为与非金属缓冲垫7适配的金属腔体结构，将非金属缓冲垫7嵌入金属腔体结构中，并通过螺钉固定，实现金属腔体结构与非金属缓冲垫7之间的固定连接，并通过焊接方式或螺纹固定方式实现活塞8与金属腔体结构之间的固定连接；
54.2)第一连接部件14为金属板，金属板与非金属缓冲垫7之间通过螺纹固定方式进行固定连接，金属板与活塞8之间通过螺纹固定方式进行固定连接。
55.其中，活塞88具体为金属杆。
56.较优地，在上述技术方案中，所述活塞8与所述缸体9之间还设有缓冲器，其中，缓冲器具体为如下结构：
57.①
缓冲器为弹簧11，当待试验刚性试样1发生断裂时，待试验刚性试样1会进行反弹，会压缩非金属缓冲垫7，在压缩非金属缓冲垫7时，会通过活塞8对位于缸体9内的油液10中进行压缩，在活塞8对位于缸体9内的油液10中进行压缩时，由于活塞8产生位移，导致弹簧11发生压缩形变，因此，弹簧11能够进一步吸收对待试验刚性试样1在反弹时的动能，即提供第三层缓冲作用，能够进一步吸收对后坐力起到缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
58.②
缓冲器为弹簧片，当待试验刚性试样1发生断裂时，待试验刚性试样1会进行反弹，会压缩非金属缓冲垫7，在压缩非金属缓冲垫7时，会通过活塞8对位于缸体9内的油液10中进行压缩，在活塞8对位于缸体9内的油液10中进行压缩时，由于活塞8产生位移，导致弹簧片发生压缩形变，因此，弹簧片能够进一步吸收对待试验刚性试样1在反弹时的动能，即提供第三层缓冲作用，能够进一步吸收对后坐力起到缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
59.即缓冲器能够进一步吸收对待试验刚性试样1在反弹时的动能，提供第三层缓冲作用，进一步极大降低危险性，进一步降低了安全隐患。
60.较优地，在上述技术方案中，还包括第二连接部件，所述框架通过所述第二连接部件连接所述待试验刚性试样1。其中，第二连接部件具体为如下：
61.1)第二连接部件为第一固定螺母6，具体地：
62.①
例如，当待试验刚性试样1为螺纹钢时，选用螺纹钢的螺纹适配的第一固定螺母6，通过第一固定螺母6与螺纹钢之间螺纹旋接，实现第一固定螺母6与螺纹钢之间的固定，
且强度高，其中，可在螺纹钢上旋接另外一个第一固定螺母6，两个第一固定螺母6压紧，防止脱离；
63.②
例如，当待试验刚性试样1为金属棒材时，可在金属棒材进行攻丝，并选用与攻丝后的螺纹适配的第一固定螺母6，通过第一固定螺母6与攻丝后的螺纹之间螺纹旋接，实现第一固定螺母6与金属棒材之间的固定，且强度高；其中，可在螺纹钢上旋接另外一个第一固定螺母6，两个第一固定螺母6压紧，防止脱离；
64.2)第二连接部件为三爪卡盘或四爪卡盘等，通过三爪卡盘或四爪卡盘等固定连接待试验刚性试样1。
65.较优地，在上述技术方案中，还包括用于套设在所述待试验刚性试样1上的关节轴承4，所述关节轴承4连接所述框架。当在待试验刚性试样1上施加的拉力的方向与待试验刚性试样1的轴向不在同一方向时，关节轴承4能够自动调整，保持施加在待试验刚性试样1上的拉力的方向与待试验刚性试样1的轴向在同一方向；
66.其中，所述第二连接部件与所述关节轴承4之间还设有隔垫5，且所述隔垫5用于套设在所述待试验刚性试样1上。防止第二连接部件与关节轴承4之间产生硬接触，以对关节轴承4造成损伤。隔垫5的材质可为非工程塑料等，结构可根据实际情况进行设置，在此不做赘述。
67.其中，所述关节轴承4与所述框架之间还设有垫片3，且所述垫片3用于套设在所述待试验刚性试样1上，垫片3的材质可为非工程塑料、铝合金等，关节轴承4与框架之间还设有垫片3，防止框架与关节轴承4之间产生硬接触，以对关节轴承4造成损伤，垫片3的具体结构，可根据框架以及关节轴承4的实际结构进行设置，在此不做赘述。
68.破断试验过程具体如下：将待试验刚性试样1穿过关节轴承4后，采用第一固定螺母6与非金属缓冲进行固定，然后进行拉伸破断，当施加在待试验刚性试样1上的拉力与待试验刚性试样1不同轴时，关节轴承4会自动旋转，保持施加在待试验刚性试样1上的拉力的方向与待试验刚性试样1的方向相同，即施加在待试验刚性试样1上的拉力与待试验刚性试样1同轴，当待试验刚性试样1断裂时，待试验刚性试样1通过高粘度的油液10、缓冲器、及非金属缓冲垫7同时将动能进行转化，分别转化为内能及弹性势，然后再进行缓慢的释放。当破断试验完成一段时间后，缓冲器即金属材质的弹簧11或弹簧片带动活塞8进行缓慢的复位。以便于进行下次破断试验。
69.本发明提供了一种具有高能量缓冲的刚性试样破断试验缓冲装置，采用四立柱结构的框架承载破断试验力，在框架的前端配置可更换的垫片3，以适应不同刚性试样。在垫片3的内部镶嵌可多角度转动的关节轴承4，关节轴承4前面带有定位装置，以防止关节轴承4脱开掉落。待试验刚性试样1通过第一固定螺母6压在关节轴承4上，以承载刚性试样的拉力，具体地：
70.本发明采用三种缓冲同时作用的方式，第一种缓冲为液体缓冲，在缸体9内盛有缓冲用的油液10，通过活塞8与缸体9的微小间隙形成缓冲。第二种缓冲为机械缓冲，采用缓冲器具体为金属材质的弹簧11或弹簧片进行缓冲。第三种为非金属缓冲，采用非金属缓冲垫7进行缓冲。
71.通过巧妙地采用液体即油液10、金属即缓冲器及非金属即非金属缓冲垫7三种材料相结合的缓冲方式。缓冲装置在进行缓冲时，非金属、油液10及机械缓冲缓冲器即同时进
行缓冲，作用机理高效，可将断裂产生的具有的高速飞行刚性试样的动能在短行程内吸收，同时分散为油液10的热能、非金属缓冲垫7的非金属材料的弹性势能及金属缓冲即缓冲器的动能及弹性势能，再进行慢慢释放，减小试验的危害性。从而保证刚性试样的破断试验的可行性。内部对金属的弹簧11进行机械复位，便于多次安装操作。
72.在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
73.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
74.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。