一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具的制作方法

1.本实用新型涉及疲劳试验技术领域，特别是涉及一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具。


背景技术：

2.在进行金属材料含孔薄板结构压-压疲劳特性评定时，为得到门槛值和裂纹扩展速率曲线，需要实时观测裂纹的扩展方式和扩展长度。现有技术主要存在以下几个缺点：(1)测定压-压载荷门槛值时，压载较大，试件容易失稳且对中性差；(2)试验过程中无法实现实时观测裂纹特性。


技术实现要素：

3.为解决以上技术问题，本实用新型提供一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具，保证了试件的对中性，大大降低了试件失稳的可能性，便于实时观测裂纹特性，提高了试验效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.本实用新型提供一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具，包括两个长夹板、两个短夹板和两个第一连接组件，一个所述长夹板和一个所述短夹板设置于上部且通过一个所述第一连接组件固定连接，上部的所述长夹板的夹持面和所述短夹板的夹持面相对设置，另一个所述长夹板和另一个所述短夹板设置于下部且通过另一个所述第一连接组件固定连接，下部的所述长夹板的夹持面和所述短夹板的夹持面相对设置，所述长夹板的夹持面的两侧分别设置有第一高面和第一低面，所述短夹板的夹持面的两侧分别设置有第二高面和第二低面，所述第一高面与所述第二低面位置相对应且结构相匹配，第一低面与第二高面位置相对应且结构相匹配，下部的所述长夹板与上部的所述短夹板对接，下部的所述短夹板与上部的所述长夹板对接，所述长夹板上设置有观察孔，两个所述长夹板上的所述观察孔位置相对应。
6.优选地，还包括两个夹持板和两个第二连接组件，所述两个短夹板外侧各设置一个所述夹持板，上部的所述夹持板通过一个所述第二连接组件与上部的所述短夹板和所述长夹板固定连接，且上部的所述夹持板的内表面与下部的所述长夹板的外表面贴合，下部的所述夹持板通过另一个所述第二连接组件与下部的所述短夹板和所述长夹板固定连接，下部的所述夹持板的内表面与上部的所述长夹板的外表面贴合。
7.优选地，所述长夹板与所述短夹板对接的一端设置有定位凹槽，所述短夹板与所述长夹板对接的一端设置有定位凸起，所述定位凸起与所述定位凹槽结构相匹配。
8.优选地，所述定位凹槽为v形槽，所述定位凸起为v形块。
9.优选地，所述长夹板包括连接夹板和条形夹板，所述连接夹板的两侧分别设置有所述第一高面和所述第一低面，所述连接夹板的中部与所述条形夹板在同一平面上，所述观察孔设置于所述条形夹板上，所述条形夹板远离所述连接夹板的一端设置有所述定位凹槽。
10.优选地，所述第一连接组件包括两个短螺栓、两个沉头螺栓和四个螺母，一个所述短螺栓安装于所述第一高面和所述第二低面上并由所述螺母进行锁紧，另一个所述短螺栓安装于所述第一低面和所述第二高面上并由所述螺母进行锁紧，一个所述沉头螺栓安装于所述第一高面和所述第二低面上并由所述螺母进行锁紧，另一个所述沉头螺栓安装于所述第一低面和所述第二高面上并由所述螺母进行锁紧。
11.优选地，所述第二连接组件包括两个长螺栓和两个螺母，一个所述长螺栓安装于所述夹持板、所述第二高面和所述第一低面上并由所述螺母进行锁紧，另一个所述长螺栓安装于所述夹持板、所述第二低面和所述第一高面上并由所述螺母进行锁紧。
12.优选地，所述观察孔为矩形孔。
13.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
14.本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具，通过将长夹板和短夹板的夹持面设置为阶梯状结构，能够方便识别长夹板和短夹板的内外面，方便试件的安装和定位，保证了试件的对中性，大大降低了压缩疲劳试验中试件失稳的可能性，同时，在疲劳试验中，试件只能在一个自由度下沿着压缩载荷的方向移动，避免了疲劳试验中对试件的磨损。长夹板上设置有观察孔，两个长夹板上的观察孔位置相对应，使得试件在压缩疲劳试验中无需拆卸便直接进行裂纹观测，提高试验效率，为后续试验数值的测定和处理工作带来极大便利。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具的立体结构示意图；
17.图2为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具的爆炸图；
18.图3为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具的主视图；
19.图4为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具的右视图；
20.图5为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具的俯视图；
21.图6为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具中长夹板的立体结构示意图；
22.图7为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具中长夹板的主视图；
23.图8为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具中短夹板的立体结构示意图；
24.图9为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具中短夹板的主视图；
25.图10为本实用新型提供的含孔薄板结构压缩疲劳夹具中夹持板的立体结构示意图；
26.图11为本实用新型中试件的结构示意图。
27.附图标记说明：100、含孔薄板结构压缩疲劳夹具；1、长夹板；101、连接夹板；102、条形夹板；2、短夹板；3、夹持板；4、短螺栓；5、长螺栓；6、沉头螺栓；7、试件；8、第一圆孔；9、
第一t形孔；10、第一锥形孔；11、观察孔；12、第二圆孔；13、第二t形孔；14、第二锥形孔；15、第三圆孔；16、第一高面；17、第一低面；18、定位凹槽；19、第二高面；20、第二低面；21、定位凸起。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
29.本实用新型的目的是提供一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具，保证了试件的对中性，大大降低了试件失稳的可能性，便于实时观测裂纹特性，提高了试验效率。
30.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
31.如图1-图11所示，本实施例提供一种含孔薄板结构压缩疲劳夹具100，包括两个长夹板1、两个短夹板2和两个第一连接组件，一个长夹板1和一个短夹板2设置于上部且通过一个第一连接组件固定连接，上部的长夹板1的夹持面和短夹板2的夹持面相对设置，另一个长夹板1和另一个短夹板2设置于下部且通过另一个第一连接组件固定连接，下部的长夹板1的夹持面和短夹板2的夹持面相对设置，长夹板1的夹持面的两侧分别设置有第一高面16和第一低面17，短夹板2的夹持面的两侧分别设置有第二高面19和第二低面20，第一高面16与第二低面20位置相对应且结构相匹配，第一低面17与第二高面19位置相对应且结构相匹配，即长夹板1的夹持面和短夹板2的夹持面均设置为三级阶梯状结构，能够方便识别长夹板1和短夹板2的内外面，方便试件7的安装和定位，保证了试件7的对中性，大大降低了压缩疲劳试验中试件7失稳的可能性，同时，在疲劳试验中，试件7只能在一个自由度下沿着压缩载荷的方向移动，避免了疲劳试验中对试件7的磨损。下部的长夹板1与上部的短夹板2对接，下部的短夹板2与上部的长夹板1对接，长夹板1上设置有观察孔11，两个长夹板1上的观察孔11位置相对应，通过设置观察孔11使得试件7在压缩疲劳试验中无需拆卸便直接进行裂纹观测，提高试验效率，为后续试验数值的测定和处理工作带来极大便利。
32.本实施例中还包括两个夹持板3和两个第二连接组件，各短夹板2外侧设置有一个夹持板3，上部的夹持板3通过一个第二连接组件与上部的短夹板2和长夹板1固定连接，且上部的夹持板3的内表面与下部的长夹板1的外表面贴合，下部的夹持板3通过另一个第二连接组件与下部的短夹板2和长夹板1固定连接，下部的夹持板3的内表面与上部的长夹板1的外表面贴合。如果夹具的其他部分不能产生足够的预紧力来实现较好的试件破坏模式时，可以通过两个夹持板3来提供额外的紧固支持。
33.为了使得长夹板1与短夹板2便于对接，如图6-图9所示，长夹板1与短夹板2对接的一端设置有定位凹槽18，短夹板2与长夹板1对接的一端设置有定位凸起21，定位凸起21与定位凹槽18结构相匹配。具体地，定位凹槽18设置于长夹板1一端的中部，定位凸起21设置于短夹板2一端的中部。
34.于本具体实施例中，定位凹槽18为v形槽，定位凸起21为v形块。
35.长夹板1包括连接夹板101和条形夹板102，连接夹板101的两侧分别设置有第一高
面16和第一低面17，连接夹板101的中部与条形夹板102在同一平面上，观察孔11设置于条形夹板102上，条形夹板102远离连接夹板101的一端设置有定位凹槽18。具体地，观察孔11为矩形孔，定位凹槽18设置于所述条形夹板102的中部。
36.第一连接组件包括两个短螺栓4、两个沉头螺栓6和四个螺母，一个短螺栓4安装于第一高面16和第二低面20上并由螺母进行锁紧，另一个短螺栓4安装于第一低面17和第二高面19上并由螺母进行锁紧，一个沉头螺栓6安装于第一高面16和第二低面20上并由螺母进行锁紧，另一个沉头螺栓6安装于第一低面17和第二高面19上并由螺母进行锁紧。具体地，两个短螺栓4均由短夹板2一侧穿入安装，一个沉头螺栓6由短夹板2一侧穿入安装，另一个沉头螺栓6由长夹板1一侧穿入安装。
37.第二连接组件包括两个长螺栓5和两个螺母，一个长螺栓5安装于夹持板3、第二高面19和第一低面17上并由螺母进行锁紧，另一个长螺栓5安装于夹持板3、第二低面20和第一高面16上并由螺母进行锁紧。具体地，长螺栓5依次穿过夹持板3、短夹板2和长夹板1进行安装。
38.于本具体实施例中，如图7所示，长夹板1的外侧四个角开设有四个第一圆孔8，四个第一圆孔8分别用于安装两个短螺栓4和两个长螺栓5。具体地，第一高面16和第一低面17上均设置有两个第一圆孔8。在长夹板1的中间开设有一个第一t形孔9和一个第一锥形孔10，用于安装沉头螺栓6，该沉头螺栓6由第一锥形孔10穿至第一t形孔9，并将螺母安装于第一t形孔9中，采用沉头螺栓6在保持表面平整的同时可以减少螺栓的受力。具体地，第一t形孔9设置于第一高面16上，第一锥形孔10设置于第一低面17上。
39.于本具体实施例中，如图9所示，短夹板2的外侧四个角开设有四个第二圆孔12，四个第二圆孔12分别用于安装两个短螺栓4和两个长螺栓5。具体地，第二高面19和第二低面20上均设置有两个第二圆孔12。在短夹板2的中间开设有一个第二t形孔13和一个第二锥形孔14，用于安装沉头螺栓6，该沉头螺栓6由第二锥形孔14穿至第二t形孔13，并将螺母安装于第二t形孔13中。具体地，第二t形孔13设置于第二高面19上，第二锥形孔14设置于第二低面20上。
40.于本具体实施例中，如图10所示，夹持板3为一个含有两个第三圆孔15的矩形板。
41.本实施例中还提供一种基于含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的试验方法，包括以下步骤：
42.步骤一、取出含孔薄板结构压缩疲劳夹具100并置于水平工作台上，在水平工作台上依次铺放白色棉布和玻璃板；具体地，本实施例中的玻璃板为光面玻璃平板；
43.步骤二、分解取出含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的下半部分并垂直置于玻璃板上，松开连接下部的长夹板1和短夹板2的第一连接组件，将试件7放置下部的长夹板1和短夹板2的夹持面的中部；具体地，松开连接下部的长夹板1和短夹板2的两个短螺栓4和两个沉头螺栓6，如果在初始状态安装有夹持板3的情况下，则还需松开下部的两个长螺栓5；
44.步骤三、双手持下部的长夹板1和短夹板2在玻璃板上来回移动，确保试件7的下端面与下部的长夹板1和短夹板2的下端面在同一水平面内；
45.步骤四、手动拧紧第一连接组件使得下部的长夹板1和短夹板2固定连接；具体地，手动拧紧下部的两个短螺栓4和两个沉头螺栓6，如果在初始状态安装有夹持板3的情况下，则还需手动拧紧下部的两个长螺栓5；
46.步骤五、检查试件7的下端面与下部的长夹板1和短夹板2的下端面是否在一个平面内，如果是则继续，否则重复步骤二～步骤五；
47.步骤六、通过扭矩扳手拧紧连接下部的长夹板1和短夹板2的第一连接组件；具体地，将扭矩扳手的拧紧力矩设置为7n
·
m，按逆时针顺序对称紧固下部的两个短螺栓4和两个沉头螺栓6；
48.步骤七、取出含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的上半部分并垂直放置于玻璃板上，松开连接上部的长夹板1和短夹板2的第一连接组件，将已经夹紧试件7的含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的下半部分与含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的上半部分对接，并使得试件7位于上部的长夹板1和短夹板2的夹持面的中部；需要说明的是，上部的长夹板1和短夹板2中的上部是指试验进行过程中夹具处于安装状态下的上部，即本实施例中提到的上部和下部是依据夹具使用状态下的上部和下部来定义的；
49.步骤八、双手分别持住含孔薄板结构压缩疲劳夹具100的上下两部分，在玻璃板上来回移动，确保试件7的上端面与上部的长夹板1和短夹板2的上端面在同一水平面内；需要说明的是，试件7的上端面是指试验进行过程中夹具处于安装状态下的上端面；
50.步骤九、手动拧紧第一连接组件使得上部的长夹板1和短夹板2固定连接；具体地，手动拧紧上部的两个短螺栓4和两个沉头螺栓6，如果在初始状态安装有夹持板3的情况下，则还需手动拧紧上部的两个长螺栓5；
51.步骤十、检查试件7的上端面与上部的长夹板1和短夹板2的上端面是否在一个平面内，如果是则继续，否则重复步骤七～步骤十；
52.步骤十一、通过扭矩扳手拧紧连接上部的长夹板1和短夹板2的第一连接组件；具体地，将扭矩扳手的拧紧力矩设置为7n
·
m，按逆时针顺序对称紧固上部的两个短螺栓4和两个沉头螺栓6；如果在初始状态安装有夹持板3的情况下，将扭矩扳手的拧紧力矩设置为3n
·
m，并利用其将两个长螺栓5拧紧，两个夹持板3用于提供额外的紧固支持，因此，长螺栓5的拧紧力并没有明确要求，试验操作人员可根据实际情况自行设置，但不宜过大；
53.步骤十二、将装夹好试件7的含孔薄板结构压缩疲劳夹具100放置于试验机的上下压盘中间，调整试验机的横梁的位置，使试验机的横梁尽量接近含孔薄板结构压缩疲劳夹具100但不要发生接触；
54.步骤十三、将试验机力值清零；
55.步骤十四、对含孔薄板结构压缩疲劳夹具100施加压缩力，此时施加23n左右的压缩力，保证所有加载表面相互接触并与上下压盘对中，之后降低压缩力，使其降至7n；
56.步骤十五、进行压缩疲劳试验并通过观察孔11观测裂纹，直至试验结束；
57.步骤十六、升高试验机的横梁，将含孔薄板结构压缩疲劳夹具100从试验机的压缩空间中取出，松开两个第一连接组件和第二连接组件，取出试件7，妥善放置于桌面上，避免误碰撞的同时注意与其他试件7不要混淆；
58.步骤十七、收集试件7的残骸，并用自封袋保存，自封袋上要做明确标识以区分每个试件7。
59.本说明书中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所
述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。