[发明专利]双轴材料拉伸试验装置及应用该装置的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料力学测试技术领域，具体涉及一种双轴材料拉伸试验装置及应用该装置的方法。

背景技术

自板壳理论建立以来，越来越多的领域应用到了板壳结构，例如航空航天方面、工业方面等。

在板壳结构研究中，双向受力结构的研究也为一个热点，例如：在航空航天方面，由于太空环境的特殊性，许多太空容器都是双向受力结构；在工业板料加工方面，由于工业板料成形和变形过程的复杂性，许多板材在加工过程中也是双向受力。因此，研究材料的双向受力结构有着非常重要的现实意义。

从上世纪四十年代开始，越来越多的人开始致力于研究双向拉伸试验。但是，由于双向拉伸机构设计的复杂性，双向拉伸试验在世界上仍是一个尚未解决的课题。

学者们在不同时期研究了不同类型的双向拉伸试验方法，例如：单向拉伸下的双拉试验、薄膜凸胀双拉试验、压力容器双拉试验以及十字形试件双拉试验等。由于十字形试件双拉试验能够最直观且最直接的反映试件的双向受力状态，所以也是当前许多研究人员最侧重的试验研究方法。

目前，十字形试件双向拉伸试验所使用的试验仪器主要包括两类：即机械式双向拉伸试验机和液压式双向拉伸试验机。其中，液压式双向拉伸试验机使用局限性较大，而现有的机械式双向拉伸试验机对十字形试件双向的拉伸比例相同，由此也限制了机械式双向拉伸试验机的应用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种双轴材料拉伸试验机，该双轴材料拉伸试验机能够对试件进行不同比例的双向拉伸，从而扩大了双轴材料拉伸试验机的应用范围。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种双轴材料拉伸试验装置，包括：机架、第一丝杆、第二丝杆、第一驱动机构和第二驱动机构；所述机架包括横向对称设置的第一外壁和第二外壁，以及纵向对称设置的第三外壁和第四外壁；所述第一丝杆的一端与第一轴承座转动连接，所述第一轴承座固定安装于所述第一外壁处，所述第一丝杆的另一端与第二轴承座转动连接，所述第二轴承座固定安装于所述第二外壁处，并且，所述第一丝杆的另一端还连接所述第一驱动机构；所述第二丝杆的一端与第三轴承座转动连接，所述第三轴承座固定安装于所述第三外壁处，所述第二丝杆的另一端与第四轴承座转动连接，所述第四轴承座固定安装于所述第四外壁处，并且，所述第二丝杆的另一端还连接所述第二驱动机构；所述第一丝杆与所述第二丝杆呈十字形设置；在所述第一丝杆的两侧还对称设置第一螺纹和与所述第一螺纹旋向相反的第二螺纹，在所述第一螺纹处安装与所述第一螺纹相配合的第一螺母，在所述第二螺纹处安装与所述第二螺纹相配合的第二螺母，所述第一螺母表面固定安装第一夹具，所述第二螺母表面固定安装第二夹具；在所述第二丝杆的两侧还对称设置第三螺纹和与所述第三螺纹旋向相反的第四螺纹，在所述第三螺纹处安装与所述第三螺纹相配合的第三螺母，在所述第四螺纹处安装与所述第四螺纹相配合的第四螺母，所述第三螺母表面固定安装第三夹具，所述第四螺母表面固定安装第四夹具。

优选的，所述第一驱动机构包括：第一减速器和与所述第一减速器一端相联动的第一电机；所述第一减速器的另一端通过第一联轴器与所述第一丝杆的另一端相连接；所述第二驱动机构包括：第二减速器和与所述第二减速器一端相联动的第二电机；所述第二减速器的另一端通过第二联轴器与所述第二丝杆的另一端相连接。

优选的，所述第一丝杆和所述第二丝杆均为滚珠丝杆。

优选的，所述第一夹具包括：底座、压盖及紧固部件；所述底座的下表面与所述第一螺母固定连接，所述底座的上表面通过所述紧固部件与所述压盖可拆卸连接。

优选的，所述紧固部件为螺栓。

优选的，在所述底座的上表面还安装有凸台；并且，所述凸台的表面以及所述压盖的下表面均安装有防滑纹理。

优选的，所述第二夹具、所述第三夹具和所述第四夹具均与所述第一夹具的结构相同。

优选的，还包括：第一滑动装置、第二滑动装置、第三滑动装置和第四滑动装置；所述第一夹具与所述第一外壁通过所述第一滑动装置滑动连接；所述第二夹具与所述第二外壁通过所述第二滑动装置滑动连接；所述第三夹具与所述第三外壁通过所述第三滑动装置滑动连接；所述第四夹具与所述第四外壁通过所述第四滑动装置滑动连接。

优选的，所述第一滑动装置包括：第一导轨、第二导轨、第一滑块和第二滑块；所述第一导轨与所述第一滑块相适配，所述第二导轨与所述第二滑块相适配；所述第一导轨和所述第二导轨分别安装在所述第一螺纹两侧所在的所述第一外壁处，所述第一滑块和所述第二滑块分别固定安装在所述第一夹具的两侧。