[发明专利]管环向变形测量的卡头、试样管、测量系统、测量方法

说明书

技术领域

本发明属于管材力学试验装置技术，具体是指管环向变形测量的卡头、试样管、测量系统、夹持方法。

背景技术

测定管材力学性能需要获得管材拉伸的数据，特别是更能够代表管材胀形过程的管材环向拉伸性能。对于小尺寸薄壁管材来说，由于管材直径小（最小可至Φ6mm）、管壁薄（管壁厚度最小可至0.5mm）（如工业中常用的锆管、钛管等），不可在试验中对试样使用刻槽或焊接凸台的方法来加载变形测量系统，因此测量小尺寸薄壁管材的环向变形比较困难，难度集中在变形系统对试样的夹持上。

为测定锆管环向拉伸性能，1999年美国阿贡实验室曾对Zr-Nb管的环向拉伸性能作了研究，但均未提到环向变形测量的实施方式。

国内测量小尺寸管材环向拉伸方面的资料非常有限，且大多数测量方法均会对薄壁管材造成刻槽损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，不会对薄壁管的壁造成损伤的管环向变形测量的卡头、试样管、测量系统、夹持方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：为了方便描述，本发明内容将分四个部分阐述本发明的技术方案的实现原理；分别为管环向变形测量的卡头部分、管环向变形测量的试样管部分、管环向变形测量的测量系统部分、管环向变形测量的测量方法部分。

管环向变形测量的卡头部分：管环向变形测量的卡头，主要由结构相同且对称设置的上夹头和下夹头构成；所述上夹头和下夹头均由底座、以及设置在底座一侧的夹持结构构成，所述夹持结构为一面开有圆弧槽的矩形体，所述圆弧槽位于两个夹持结构相邻的一面，其圆弧槽的弧度与被测的试样管的外径弧度相匹配；且夹持结构还设置有凸起卡位柱，凸起卡位柱位于圆弧槽的底面与夹持结构远离底座的一面相交处，且所述凸起卡位柱开有卡位凹槽，卡位凹槽的底面位于圆弧槽底面上，且卡位凹槽的底面与夹持结构远离底座的一面相交。

所述夹持结构远离底座的一面还开有缺口，所述缺口的底面与卡位凹槽底面相交。

所述上夹头和下夹头均开有螺纹孔，且上夹头通过贯穿在螺纹孔内部的螺钉与下夹头连接。

管环向变形测量的试样管部分：与上述卡头相配合且用于管环向变形测量的试样管，所述试样管为两端的端面分别开有两个凹槽的圆形管，位于试样管两端且相邻的两个凹槽的中心点连接线与试样管的轴线平行。

试样管没有开设凹槽的圆弧段的管长为试样管的最大管长，试样管开有凹槽的圆弧段的管长为试样管的最小管长。

管环向变形测量的测量系统部分：基于上述卡头和试样管的管环向变形测量的测量系统，主要由对称设置的两个如权利要求1、2、3所述的卡头，以及卡设在两卡头之间的一个如权利要求4所述的试样管；所述的卡头一个为上卡头、一个为下卡头；所述上卡头和下卡头分别连接有试验机拉杆夹具，且上卡头和下卡头还连接有测量装置。

所述测量装置主要由分别连接上卡头和下卡头的引伸杆、以及与引伸杆连接的变形放大器构成。

引伸杆通过螺纹分别与上卡头和下卡头连接。

所述卡位凹槽的宽度大于试样管的最小管长，卡位凹槽的宽度小于试样管的最大管长。

当所述卡头为权利要求2所述的卡头时，其缺口的形状为喇叭口，其缺口的开口宽度为d，缺口的底面宽度为D，D≥d≥试样管的最小管长。

所述试样管的外壁与圆弧槽相匹配。

其中，为了使得将试样管卡住，本发明设计的卡位凹槽的宽度大于试样管的最小管长，卡位凹槽的宽度小于试样管的最大管长。

管环向变形测量的测量方法部分：基于测量系统的测量方法，包括如下步骤：

步骤a、将环形试样管装夹在试验机拉杆夹具上；

步骤b、夹持试样管，包括步骤1、步骤2、步骤3、步骤4；

步骤1、组合上卡头：对称设置上夹头和下夹头；

步骤2、在步骤1的基础上卡持试样管：将试样管没有设置凹槽的圆弧段的外表面与圆弧槽底面相对放置，同时将试样管设置凹槽的圆弧段的外表面与卡位凹槽底面相对放置；

步骤3、同步骤1一样组合下卡头；

步骤4、紧固上卡头和下卡头：在上述步骤1、2、3完成后，旋转设置在螺纹孔内部的螺钉，分别紧固上卡头和下卡头，保证圆弧槽底面与试样管外表面合适的间隙配合；

步骤C、开动试验机拉杆夹具，开始数据采集。