一种固定式硬脆材料表面应力加载装置的制作方法

1.本发明属于无损检测领域，尤其是涉及一种固定式硬脆材料表面应力加载装置。


背景技术：

2.以激光声表面波技术为代表，零件表层加工应力的无损检测技术因其不破坏工件、灵活快捷等优势逐步得到广泛的应用。实际应用中对不同材料在不同应力状态下表层传播的表面波特性需要标定分析的过程中需要使待测试件带有额定大小的应力。由于考虑到实验空间的限制以及硬脆材料本身属性，不适合使用热变形法、拉压法进行应力加载，需要为硬脆材料试件专门设计一种用于应力加载的夹具工装。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明旨在提出一种固定式硬脆材料表面应力加载装置，以解决现有技术的不足。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种固定式硬脆材料表面应力加载装置，包括底座结构、上压板、若干紧固螺栓和若干定位销，所述底座结构顶部通过紧固螺栓连接至上压板，底座结构、上压板之间用于测试试件，所述上压板周向设有若干定位销，每个所述定位销一端可拆卸连接至上压板，另一端穿过上压板可拆卸连接至底座结构。
6.进一步的，所述底座结构包括一体成型结构的底座本体和固定座，所述底座本体为正方体结构，所述底座本体底部设有固定座，底座本体顶部中心处开设有弧形凹槽，弧形凹槽内用于放置试件，所述底座本体顶部周向均匀开设若干一号螺栓孔，一号螺栓孔用于与紧固螺栓配合使用，所述底座本体顶部周向还开设若干一号定位孔，一号定位孔用于与定位销配合使用。
7.进一步的，所述上压板为正方体框架结构，所述上压板底部设有弧形凸台，弧形凸台与弧形凹槽配合使用，上压板顶部周向均匀开设若干二号螺栓孔，二号螺栓孔与一号螺栓孔一一对应，上压板部周向还开设若干二号定位孔，二号定位孔与一号定位孔一一对应。
8.进一步的，所述弧形凹槽的弧度与弧形凸台的弧度相等。
9.进一步的，所述紧固螺栓的数量不少于4个。
10.进一步的，所述定位销的数量不少于2个。
11.相对于现有技术，本发明所述的一种固定式硬脆材料表面应力加载装置具有以下优势：
12.(1)本发明所述的一种固定式硬脆材料表面应力加载装置，结构简单，对加工精度要求低，易于生产制造，成本低；夹具主题结构为组成模具的上压板以及底座，结构紧凑，占用空间小，方便在试验平台上进行安装；对试件产生的形变固定及准确，方便进行标定工作；通过使试件达到纯弯曲的状态，克服了硬脆材料不易产生拉压变形及热变形的缺点，并令其表面产生均匀稳定的应力层，避免了检测位置所引起的测量误差。
附图说明
13.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
14.图1为本发明实施例所述的整体结构示意图；
15.图2为本发明实施例所述的工作过程示意图。
16.附图标记说明：
17.1、底座结构；11、底座本体；111、一号螺栓孔；112、一号定位孔；12、固定座；121、固定孔；2、上压板；21、二号螺栓孔；22、二号定位孔；3、试件；4、紧固螺栓；5、定位销。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
22.如图1至图2所示，一种固定式硬脆材料表面应力加载装置，包括底座结构1、上压板2、若干紧固螺栓4和若干定位销5，所述底座结构1顶部通过紧固螺栓4连接至上压板2，底座结构1、上压板2之间用于测试试件3，所述上压板2周向设有若干定位销5，每个所述定位销5一端可拆卸连接至上压板2，另一端穿过上压板2可拆卸连接至底座结构1。所述紧固螺栓4的数量不少于4个，所述定位销5的数量不少于2个，在本实施例里，紧固螺栓4的数量为4个，定位销5的数量为2个。本发明结构简单，对加工精度要求低，易于生产制造，成本低。夹具主题结构为组成模具的上压板2以及底座结构1，结构紧凑，占用空间小，方便在试验平台上进行安装。对试件3产生的形变固定及准确，方便进行标定工作。通过使试件3达到纯弯曲的状态，克服了硬脆材料不易产生拉压变形及热变形的缺点，并令其表面产生均匀稳定的应力层，避免了检测位置所引起的测量误差。
23.所述底座结构1包括一体成型结构的底座本体11和固定座12，所述底座本体11为正方体结构，所述底座本体11底部设有固定座12，底座本体11顶部中心处开设有弧形凹槽，弧形凹槽内用于放置试件3，所述底座本体11顶部周向均匀开设若干一号螺栓孔111，一号
螺栓孔111用于与紧固螺栓4配合使用，所述底座本体11顶部周向还开设若干一号定位孔112，一号定位孔112用于与定位销5配合使用，在本实施例里，一号螺栓孔111、一号定位孔112的数量均为4个，固定座12也为正方体结构，固定座12四角分别设有一个固定孔121，工作人员可以用螺栓通过固定孔从而将底座结构1固定住，从而便于进行后续试件3的表面应力加载试验。
24.所述上压板2为正方体框架结构，所述上压板2底部设有弧形凸台，弧形凸台与弧形凹槽配合使用，所述弧形凹槽的弧度与弧形凸台的弧度相等。这样在实际测试时，就可以将试件3压到测试需要的弧度，上压板2顶部周向均匀开设若干二号螺栓孔21，二号螺栓孔21与一号螺栓孔111一一对应，上压板2部周向还开设若干二号定位孔22，二号定位孔22与一号定位孔112一一对应。在本实施例里，二号螺栓孔21的数量为4个，二号定位孔22的数量为2个，且2个二号定位孔22呈对角设置，在实际测试时，工作人员将底座结构1底部的固定座12固定住，然后将试件3放进弧形凹槽内，之后工作人员将上压板2盖在底座结构1上，使弧形凸台与弧形凹槽相契合，然后将上压板2与底座结构1之间用紧固螺栓4拧紧，具体的，使用多个紧固螺栓4依次穿过二号螺栓孔21与一号螺栓孔111，从而将上压板2与底座结构1固定起来，再用定位销5依次穿过二号定位孔22与一号定位孔112，从而定位试件3，迫使待测试件3产生与模具曲率一致的形变。
25.实施例1
26.工装整体结构如附体1所示，考虑到硅片等硬脆材料试件抗弯能力低的特性，容易产生弯曲变形，采用将试件3弯曲的方式使其表面产生相应大小及方向的应力。为使试件3表面产生均匀的应力场，试件3应始终保持纯弯曲的状态，即试件3仅受恒定弯矩作用，试件延伸方向保持曲率不变。本发明整体结构为一组模具，包括底座结构1及上压板2，试件3放置于上压板2与底座结构1之间，上压板2中间镂空，露出试件3，用作检测区域。上压板2及底座结构1与试件3间接触的表面为以曲率不变的圆柱面，用定位销5保证上压板2与底座结构1之间的位置精度，将上压板2与底座结构1之间用紧固螺栓4拧紧，迫使待测试件产生与模具曲率一致的形变，工作过程如图2所示，最终使试件产生所需的应力状态。
27.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。