[发明专利]一种夹具及疲劳试验设备

说明书

本发明提供一种夹具及疲劳试验设备，涉及力学性能测试设备领域。该夹具主要包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂。第一夹臂和第二夹臂分别用于夹持被测材料长度方向上的两端。第一夹臂的材质和第二夹臂的材质均为弹簧钢。使用弹簧钢夹持被测材料，只要被测材料的直径在夹具可夹持的范围内，即可保持夹持的稳固性，就能获得较传统拉伸测试更精确的测试结果，尤其能显著提高柔性材料拉伸疲劳测试的精确性。一种疲劳试验设备，包括夹具。本夹具是国家自然科学基金研究项目(编号51179124)技术成果的一部分，对天津大学博士学位论文《合成纤维系缆的复杂力学性能及其对绷紧式系泊系统动力响应的影响》的顺利完成也起到了一定的帮助作用。

技术领域

本发明涉及力学性能测试设备领域，具体而言，涉及一种夹具及疲劳试验设备。

背景技术

拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。而拉伸疲劳试验则需要通过上万次的反复拉伸运动，以检测材料的相关性能。尤其在缆绳这类柔性材料的疲劳试验中，随着拉伸次数的增加，拉伸位移测量的精度逐步下降，最终严重影响疲劳试验的测试结果，使得目前的缆绳拉伸疲劳试验测得的关于缆绳的力学性能数据在很多情况下仍然不够精确。本发明发端于国家自然科学基金研究海洋工程问题的项目。目前，海洋资源的开发利用在我国得到空前的重视，缆绳则是海洋工程必不可少的工具之一，常用于将各种工作平台系泊在海洋内。在这一过程中，缆绳将承受数万次海浪冲击所导致的拉力，因此提高缆绳疲劳试验研究的精确性就显得尤为重要了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种夹具，其能够提高材料拉伸测试结果的精确度，尤其是柔性材料。

本发明的另一目的在于提供一种疲劳试验设备，其能够提高疲劳测试数据的精确度。

本发明的实施例是这样实现的：

一种夹具，用于夹持被测试材料。其主要包括相对间隔设置的第一夹臂和第二夹臂。第一夹臂和第二夹臂分别用于夹持被测试材料长度方向上的两端。第一夹臂的材质和第二夹臂的材质均为弹簧钢。

在本发明的一些实施例中，第一夹臂和第二夹臂在沿被测试材料拉伸方向上的自身变形比被测试材料的拉伸变形至少小两个数量级。若两个夹臂的变形不在要求的精度范围内，则两个夹臂的变形可能会对被测试材料的试验精度造成不利影响。第一夹臂和第二夹臂的变形比被测试材料的拉伸变形至少小两个数量级，例如被测试材料的拉伸变形为1mm，则第一夹臂和第二夹臂的变形均至多为0.01mm。

在本发明的一些实施例中，第一夹臂包括第一夹片和第二夹片。第一夹片和第二夹片被配置为共同对被测试材料进行夹持。第一夹片和第二夹片通过第一螺栓相连以调整被测试材料的夹紧程度。第一夹片和第二夹片均为弹簧钢，借助第一螺栓对第一夹片和第二夹片之间的夹持空间进行宽度调整，使第一夹片和第二夹片能够夹紧被测试材料。具体可以以第一螺栓无法更进一步拧紧判断是否夹紧被测试材料。第一螺栓的数量可以是3个，3个螺栓均可以借助扭矩扳手进行拧紧，以保证被测试材料在被夹持部位的夹紧压力的大小在合理的范围内，而且可以保证夹紧压力的均匀性。

第二夹臂包括第三夹片和第四夹片。第三夹片和第四夹片被配置为共同对被测试材料进行夹持。第三夹片和第四夹片通过第二螺栓相连以调整被测试材料的夹紧程度。第三夹片和第四夹片均为弹簧钢，借助第二螺栓对第三夹片和第四夹片之间的夹持空间进行宽度调整，使第三夹片和第四夹片能够夹紧被测试材料。具体可以借助扭矩扳手施加足够的压力对螺栓进行拧紧，且不会出现压力过大的情况，使被测试材料受到的夹紧压力更加均匀。