[发明专利]一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及使用方法

说明书

本发明公开一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及其测量方法，包括压头、位移计和压头连接装置，所述压头连接装置的第一端开设有用于安装压头的孔腔，所述孔腔的中心轴线与压头连接装置的中心轴线相重合，位移计与压头相平行，位移计通过位移计连接装置与压头连接装置固定连接，位移计端头与压头的端头相平齐，用于测量压头的压痕作用深度。该装置及其测量方法具备结构简单、压痕深度测量准确度高、压痕深度测量结果受试验设备与工装变形，及位移计装夹垂直度影响小的优点。通过该装置可精确测量压痕深度，从而提高通过压痕作用信息计算被测材料力学性能的精度。

技术领域

本发明属于金属及非金属材料的力学性能测试技术领域，具体涉及一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及使用方法。

背景技术

对在役材料进行无损力学性能测试是评估其服役状态和可靠性的关键。微压痕技术是近年来发展的一种无损检测力学性能的技术。通过电机驱动球形压头，垂直压入被测材料表面，在同一作用点上进行多次加载、部分卸载的循环过程，通过测量压痕深度与载荷，获得整个微压痕试验过程的载荷-压痕深度曲线，并将曲线转化为材料的真应力－真塑性应变曲线，建立材料的力学本构关系模型，再和材料的力学性能如抗拉强度、屈服强度、压痕变形能量、应变硬化指数和强度系数等关联。相较于硬度试验，微压痕技术能够得到更多的力学性能参量，且准确度高，也具有无损、快速的特点，特别适合于对在役材料的力学性能进行现场检测。

在微压痕试验中，压痕深度测量精度直接决定了被测材料力学性能的计算精度，如何能够准确测量压痕深度是微压痕试验的关键之一。目前现有的压痕深度测量方法有：1通过压头驱动机构的横梁位移获得作用深度。这种方法不需要额外的测量装置，但是将试验过程中整个设备的变形都计算在压痕深度内，即使进行设备的刚度修正，也会与真实作用深度产生较大误差。2测量试验后被测材料的压痕尺寸，结合压头的几何关系计算作用深度。这种方法是一种间接测量方法，效率低，且由于卸载时弹性回弹作用，压痕深度测量误差较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种使用位移计测量压痕深度的连接装置及其测量方法，该装置及使用方法具备结构简单、压痕深度测量准确度高、压痕深度测量结果受试验设备与工装变形，及位移计装夹垂直度影响小的优点。通过该装置可精确测量压痕深度，从而提高通过压痕作用信息计算被测材料力学性能的精度。

本发明的目的之一采用如下技术方案：一种使用位移计测量压痕深度的连接装置，包括压头、位移计和压头连接装置，所述压头连接装置的第一端开设有用于安装压头的孔腔，所述孔腔的中心轴线与压头连接装置的中心轴线相重合，位移计与压头相平行，位移计通过位移计连接装置与压头连接装置固定连接，位移计端头与压头的端头相平齐，用于测量压头的压痕作用深度。

作为优选方案，所述位移计设置有两个，并对称设置在压头连接装置的两侧。

作为优选方案，所述位移计连接装置设置有两个，在压头连接装置外柱面上对应压头尾部位置形成有外环形槽，两个位移连接装置的相对一端紧箍在压头连接装置的外环形槽内。

作为优选方案，所述位移连接装置包括弧形连接部、水平段、竖直段和位移计安装段，弧形连接部的对接端面形成有弧形凹槽，所述弧形凹槽与所述外环形槽相适配，在弧形凹槽的两侧形成有对应的紧固螺孔，所述水平段与压头连接装置相垂直，所述竖直段由水平段的一端向压头伸出的相反方向延伸，位移计安装段与竖直段相接，且与压头连接装置相垂直，在位移计安装段的外端部形成有用于固定位移计的安装通孔，在所述安装通孔的一侧设置有第二顶丝螺孔，安装通孔与第二顶丝螺孔相连通。

作为优选方案，还包括试验机连接装置，所述试验机连接装置包括第一连接部和第二连接部，第一连接部和第二连接部同轴设置，所述第一连接部与试验机接口相接，第二连接部与第一连接部的一端相接，第一连接部的另一端形成有用于和压头连接装置相连接的内螺纹孔，压头连接装置与压头相对的端部设置有与内螺纹孔相配合的外螺纹头。

本发明的目的之二采用如下技术方案：