电子式万能试验机附具的设计原理及选型方式

　　1　引　言

　　电子式万能试验机是机械加力的、采用电子测量技术测量力学性能参数的试验机,能够完成金属材料和非金属材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切等力学性能试验。试验机由四部分组成:加力装置、附具、测量控制系统及力值显示和记录装置。对于同样的主机,系统的功能完全取决于系统附件的配置,配置规格齐全、高精度的引伸仪、夹头、数据采集装置等可有效地保证现代材料试验的实现,同时可以大大增加测试系统的功能和适用范围,其中引伸计和夹具最为重要[1]。夹具也就是附具,是连接试样与试验机加力装置的重要附件。根据试验方法,附具大致可分为:拉伸类附具、压缩类附具、弯曲类附具、剪切类附具等,其中拉伸类附具约占附具总量的80%。下面以拉伸附具为例进行阐述。

　　2　附具设计的基本原则

　　附具设计的基本要求是要满足标准GB/T16491-2008《电子式万能试验机》,总体要求稳固可靠、对中性好、操作方便。拉伸试验的试样夹持装置在任意位置和施加力的过程中,上、下夹头和试样钳口的中心线应与试验机的加力轴线同轴;夹头应保证夹持可靠,在夹持部分的全长内应均匀地夹紧试样,并应能对试样施加试验机的最大力值。在加力状态下或试验过程中与夹头不应产生相对滑移;夹头在卸除力或做试样的拉断试验后,钳口各部位应无损伤[2]。

　　3　附具结构的设计原理

　　(1)附具的设计

　　附具的设计主要依据材料的试验标准及试样(特指成品及半成品)的型状、材质。试验标准包括ISO、AISI、GB、BS、JS等,还有企业标准、行业标准等,这些标准中一般对试样制样及试验方法都有严格的规定,根据试样及试验方法的不同而设计不同的附具。如土木工程材料的宽条拉伸试验,根据标准JTGE50-2006《公路公称土工合成材料试验规程》要求设计土工布宽条拉伸附具(见图1);而对于特殊试样(成品及半成品)使用的附具,主要根据试样的型状及材质设计,如汽车弹簧盘拉伸附具(见图2)。

　　(2)附具设计原理

　　拉伸附具大多采用机械锁紧机构,如螺纹锁紧、斜面锁紧、偏心轮锁紧及杠杆锁紧等,附具就是这些结构的组合体,按结构设计原理可分为:缠绕类附具(即试样通过缠绕方式锁紧的附具,如图3、图4)、楔形类附具(即采用斜面锁紧原理的附具)、对夹类附具(即采用单面或双面螺纹顶紧原理的附具,如图5)、偏心类附具(即采用偏心锁紧原理的附具)、杠杆类附具(即采用杠杆力放大原理的附具)、台肩类附具(即适用于台肩试样的附具)、螺栓类附具(即采用悬挂式适用于螺栓、螺钉、螺柱等测试螺纹强度的附具)等