高温力学试验装置及其引伸计辅助组件

摘要

本发明提供一种引伸计辅助组件，用于与接触式高温引伸计配合，以进行高温力学试验，包括卡扣组件，卡扣组件包括U型套和转动卡块；U型套具有构成U型形状的底部和两个侧部，底部具有内侧刀口；转动卡块具有转动部、压接部、配重部和连接部，转动卡块和U型套限定试验件通道，供试验件的测试段穿过，内侧刀口和端侧刀口位于试验件通道的相对两侧，配重部保持端侧刀口有转动以缩小试验件通道的趋势，使得内侧刀口和端侧刀口分别从试验件的两侧压紧其测试段的两个相对表面。本发明还提供一种包括上述引伸计辅助组件的高温力学试验装置。上述引伸计辅助组件可以降低引伸计打滑风险，提高试验成功率，还可以降低接触式高温引伸计的安装操作难度。

权利要求

1.一种引伸计辅助组件，用于与接触式高温引伸计配合，以进行高温力学试验，其特征在于，包括卡扣组件，所述卡扣组件包括U型套和转动卡块；

所述U型套具有构成U型形状的底部和两个侧部，所述底部具有内侧刀口；

所述转动卡块具有：

转动部，布置于所述两个侧部之间并与所述两个侧部分别可转动地配合，借此限定所述转动卡块的转动轴线；

压接部，与所述底部相对并且具有端侧刀口；

配重部，设置成使得所述转动卡块的重心偏离所述转动轴线并位于所述转动轴线的配重部侧；和连接部，设置成可连接所述接触式高温引伸计的延伸杆，其中，所述转动卡块和所述U型套限定试验件通道，供试验件的测试段穿过，所述内侧刀口和所述端侧刀口位于所述试验件通道的相对两侧，所述配重部保持所述端侧刀口有转动以缩小所述试验件通道的趋势，使得所述内侧刀口和所述端侧刀口分别从所述试验件的两侧压紧其测试段的两个相对表面。

2.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，

所述U型套的所述两个侧部每个皆包括具有开口的圆弧槽，所述转动卡块的所述转动部在两侧皆包括转轴，所述转动部通过所述转轴从所述开口卡入所述圆弧槽而可转动地布置于所述两个侧部之间。

3.如权利要求2所述的引伸计辅助组件，其特征在于，

每个所述侧部由水平臂和弧形臂构成，所述水平臂的一端连接所述U型套的底部，所述水平臂的另一端连接所述弧形臂，所述弧形臂弯曲形成所述圆弧槽。

4.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，

所述内侧刀口和所述端侧刀口在同一高度从两侧压紧所述试验件的测试段。

5.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，

所述转动卡块包括中心部分、从所述中心部分朝向左下侧延伸的左支部分、从所述中心部分朝向右侧延伸的右支部分以及从所述中心部分朝向下侧延伸的下支部分，所述中心部分、所述左支部分、所述右支部分和所述下支部分分别构成所述转动卡块的所述转动部、所述压接部、所述配重部和所述连接部。

6.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，所述连接部设置有限位凹槽，用于与所述接触式高温引伸计的延伸杆插入接触配合而固定限位。

7.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，所述引伸计辅助组件由陶瓷材料制成。

8.如权利要求1所述的引伸计辅助组件，其特征在于，包括两个所述卡扣组件。

9.一种高温力学试验装置，包括接触式高温引伸计，所述接触式高温引伸计具有两个延伸杆，其特征在于，还包括如权利要求1至8任一项 所述的引伸计辅助组件，所述引伸计辅助组件的所述卡扣组件通过所述转动卡块的所述连接部连接所述延伸杆。

说明书

高温力学试验装置及其引伸计辅助组件

技术领域

[0001] 本发明涉及一种高温力学试验装置，包括接触式高温引伸计。具体地，本发明还涉及一种引伸计辅助组件，可以与接触式高温引伸计配合，以进行高温力学试验。

背景技术

[0002] 随着技术不断发展更新，当下出现了很多新型的高温结构材料，这种高温结构材料的设计使用温度常常很高。以陶瓷基复合材料为例，这种材料在航空航天领域应用前景广泛，对这种材料的高温力学性能的试验温度常常在1200℃以上。因此，常常需要使用接触式高温引伸计在这种高温环境下对这种新型高温结构材料的受载变形进行数据测量。接触式高温引伸计常常具有陶瓷延伸杆。在材料的高温力学性能测试试验中，接触式高温引伸计通过陶瓷延伸杆前端与被测试验件材料表面相接触来完成测试标距段或者测试均匀段内材料受载变形量的测量和传递。

[0003] 在实际的高温力学试验中，本发明人发现试验测试过程中引伸计的延伸杆前端相对于被测试验件表面容易发生打滑的现象，由此会造成测试不准、错误或失败，这样会导致测试成功率进而效率降低，测试成本增加。另外现有的高温引伸计安装操作难度较大。本发明人分析认为这是由于高温陶瓷杆的前端与试验件表面间的接触面积和摩擦力较小导致的。

[0004] 因此，本发明人想要提出一种引伸计辅助组件，可以降低其延伸杆与试验件之间出现相对打滑现象的风险，提高试验成功率并降低试验测试成本。引伸计辅助组件还可以降低接触式高温引伸计的安装操作难度。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种引伸计辅助组件，可以降低接触式高温引伸计的延伸杆与试验件之间出现相对打滑现象的风险，提高试验成功率，降低成本。

[0006] 本发明的另一目的是提供一种引伸计辅助组件，可以降低接触式高温引伸计的安装操作难度。

[0007] 本发明提供一种引伸计辅助组件，用于与接触式高温引伸计配合，以进行高温力学试验，包括卡扣组件，所述卡扣组件包括U型套和转动卡块；所述U型套具有构成U型形状的底部和两个侧部，所述底部具有内侧刀口；所述转动卡块中，转动部布置于所述两个侧部之间并与所述两个侧部分别可转动地配合，借此限定所述转动卡块的转动轴线；压接部与所述底部相对并且具有端侧刀口，配重部设置成使得所述转动卡块的重心偏离所述转动轴线并位于所述转动轴线的配重部侧；连接部设置成可连接所述接触式高温引伸计的延伸杆，其中，所述转动卡块和所述U型套限定试验件通道，供试验件的测试段穿过，所述内侧刀口和所述端侧刀口位于所述试验件通道的相对两侧，所述配重部保持所述端侧刀口有转动以缩小所述试验件通道的趋势，使得所述内侧刀口和所述端侧刀口分别从所述试验件的两侧压紧其测试段的两个相对表面。

[0008] 在一个实施方式中，所述U型套的所述两个侧部每个皆包括具有开口的圆弧槽，所述转动卡块的所述转动部在两侧皆包括转轴，所述转动部通过所述转轴从所述开口卡入所述圆弧槽而可转动地布置于所述两个侧部之间。

[0009] 在一个实施方式中，每个所述侧部由水平臂和弧形臂构成，所述水平臂的一端连接所述U型套的底部，所述水平臂的另一端连接所述弧形臂，所述弧形臂弯曲形成所述圆弧槽。

[0010] 在一个实施方式中，所述内侧刀口和所述端侧刀口在同一高度从两侧压紧所述试验件的测试段。

[0011] 在一个实施方式中，所述转动卡块包括中心部分、从所述中心部分朝向左下侧延伸的左支部分、从所述中心部分朝向右侧延伸的右支部分以及从所述中心部分朝向下侧延伸的下支部分，所述中心部分、所述左支部分、所述右支部分和所述下支部分分别构成所述转动卡块的所述转动部、所述压接部、所述配重部和所述连接部。

[0012] 在一个实施方式中，所述连接部设置有限位凹槽，用于与所述接触式高温引伸计的延伸杆插入接触配合而固定限位。

[0013] 在一个实施方式中，所述引伸计辅助组件由陶瓷材料制成。

[0014] 在一个实施方式中，包括两个所述卡扣组件。

[0015] 本发明提供一种高温力学试验装置，包括接触式高温引伸计，所述接触式高温引伸计具有两个延伸杆，还包括上述引伸计辅助组件，所述引伸计辅助组件的所述卡扣组件通过所述转动卡块的所述连接部连接所述延伸杆。

[0016] 通过采用上述引伸计辅助组件，可以在高温环境下实现高温引伸计的延伸杆与试件材料表面间的相对限位固定，可以显著降低高温引伸计与试验件表面间的打滑风险，并且避免变形测量的失败，显著提高高温力学试验成功率，进而降低试验成本。上述引伸计辅助组件还可以降低高温引伸计安装操作难度。

[0017] 而且，采用上述引伸计辅助组件，可以通过高温引伸计延伸杆提供的压力来进一步实现自身刀口与试验件表面间的接触压实。通过增加接触区域、接触面积并且增大数值可调的接触压紧力，可以防止卡扣组件与试验件表面间的相对滑动。

附图说明

[0018] 本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

[0019] 图1是高温力学试验装置的立体图。

[0020] 图2是高温力学试验装置的前视图。

[0021] 图3是高温力学试验装置的右视图。

[0022] 图4是沿着图3中的线A‑A截取的截面图。

[0023] 图5是图4的局部放大图。

[0024] 图6是U型套的立体图。

[0025] 图7是U型套的前视图。

[0026] 图8是转动卡块的立体图。

[0027] 图9是转动卡块的另一立体图。

[0028] 图10是转动卡块的前视图。

具体实施方式

[0029] 下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本发明的保护范围。

[0030] 例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。

[0031] 图1、图2和图3分别从不同角度示出了引伸计辅助组件10、试验件20和接触式高温引伸计30的延伸杆301的配合状态，图4是沿着图3中的线A‑A截取的截面图，图5是图4中圈B所在部分的局部放大图。引伸计辅助组件10和接触式高温引伸计30可以看作高温力学试验装置100的一部分，或者，高温力学试验装置100可以包括引伸计辅助组件10和接触式高温引伸计30。需要注意，图1至图5以及后续其他附图均仅作为示例，并非按照等比例的条件绘制，不应以此对本发明实际要求的保护范围构成限制。

[0032] 接触式高温引伸计30包括两个延伸杆301，两个延伸杆301平行地从引伸计本体302(图1中示意性地示出)延伸突出。例如，目前使用的接触式高温引伸计在两个测量臂上各安装一根陶瓷延伸杆，也即，延伸杆301由陶瓷材料制成。延伸杆301前端的尖端(也即，图
1或图2中的左端)与被测试验件20材料表面相接触并依靠摩擦力定位，进而完成试验件20的测试段201内材料受载变形量的测量和传递。在测试过程中，延伸杆301的前端部分处在高温环境。

[0033] 为了方便描述，文中使用诸如“左”、“右”、“左下”、“前”、“后”等等的空间关系词语来描述附图示出的一个元件或特征与其他元件或特征的关系，附图诸如图1、图2等也示出了上、下、左、右等的方向示意。需要理解，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的组件或元件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。例如，如果翻转附图中的组件，则描述为在其他元件或特征“左”侧的元件的方向将改为在所述其他元件或特征的“右”侧。因而，示例性的词语“左”能够包含不同放置状态的各种方向。组件也可能具有其他朝向(旋转90度或处于其他方向)，因此应相应地解释文中使用的空间关系描述词。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。

[0034] 引伸计辅助组件10可以与接触式高温引伸计30配合，以进行高温力学试验。引伸计辅助组件10包括卡扣组件1。如图1至图3所示，引伸计辅助组件10包括两个卡扣组件1，分别位于上侧和下侧。卡扣组件1包括U型套2和转动卡块3。

[0035] 图6和图7分别从不同角度示出了U型套2的示例构造。U型套2具有构成U型形状的底部21和两个侧部22。底部21具有内侧刀口211。在图3和图4的实施方式中，U型套2的两个侧部22每个皆包括具有开口221a的圆弧槽221。圆弧槽221大致为半圆形。进一步，每个侧部22由水平臂222和弧形臂223构成，水平臂222的一端(图4中的左端)连接U型套2的底部21，水平臂222的另一端(图4中的右端)连接弧形臂223，弧形臂223弯曲形成圆弧槽221。

[0036] 图8、图9和图10分别从不同角度示出了转动卡块3的示例构造。转动卡块3具有转动部31、压接部32、配重部33和连接部34。参见图5，压接部32与U型套2的底部21相对，并且具有端侧刀口321。

[0037] 转动部31布置于U型套2的两个侧部22之间并且与两个侧部22分别可转动地配合，借此限定转动卡块3的转动轴线X0。换言之，转动卡块3可以绕着转动轴线X0相对于U型套2旋转。在图示实施方式中，转动卡块3的转动部31在两侧(图3中的前后两侧)皆包括转轴311。转动部31通过圆柱形转轴311从开口221a卡入圆弧槽221而可转动地布置于两个侧部
22之间。弯曲成大体圆弧形状的弧形臂223，例如，保证弧形臂223所形成的开口221a与转轴
311之间具有足够的配合间隙，从而可以容许转轴311从开口221a滑入圆弧槽221中。转轴
311的轴向中心线也即转动卡块3的转动轴线X0。图5所示的状态是引伸计辅助组件10或者卡扣组件1的水平放置状态，并且示出了其中的受力情况。引伸计辅助组件10的水平放置状态大致意指U型套2的水平臂222或构成底部21的底臂呈水平延伸的状态。参见图5，在水平放置状态下，转动轴线X0(或者，圆弧槽221的圆心)的所在高度高于U型套2的内侧刀口211的所在高度。

[0038] 参见图5，配重部33设置成使得转动卡块3的重心G偏离转动轴线X0并且位于转动轴线X0的配重部侧(图5中，右侧)。图5中，配重部33大致为一矩形块，可以通过加大体积来起到配重作用，也可以通过采用更重的材料来起到配重作用，使得转动卡块3的重心相对于转动轴线X0靠右侧分布。矩形块形式的配重部33还可以作用为安装操作过程中的手柄，便于安装操作。

[0039] 连接部34设置成可连接接触式高温引伸计30的延伸杆301。引伸计辅助组件10的卡扣组件1可以通过转动卡块3的连接部34连接延伸杆301。参见图9，结合图5，连接部34设置有限位凹槽341，用于与接触式高温引伸计30的延伸杆301插入接触配合而固定限位。特别地，限位凹槽341为尖底槽，与延伸杆301前端的刀口形状配合。

[0040] 参见图10，转动卡块3包括中心部分、左支部分、右支部分和下支部分。转动卡块3的中心部分构成转动部31。左支部分从中心部分朝向左下侧延伸，构成压接部32。右支部分从中心部分朝向右侧延伸，构成配重部33。下支部分从中心部分朝向下侧延伸，构成连接部34。又或者，转动卡块3的左半部分可以认为是整体近似呈V字型，在V字型的拐角处具有转轴311特征，而转动卡块3的右半部分为在V字型拐角处沿水平方向引出的矩形段。

[0041] 参见图5，结合图1和图2，转动卡块3和U型套2限定试验件通道P，供试验件20的测试段201(测试均匀段)穿过。U型套2的内侧刀口211和压接部32的端侧刀口321位于试验件通道P的相对两侧。配重部33保持压接部32的端侧刀口321有转动以缩小试验件通道P的趋势，使得U型套2的内侧刀口211和压接部32的端侧刀口321分别从试验件20的两侧(图5的左、右侧)压紧其测试段201的两个相对表面。

[0042] 图5中，U型套2的内侧刀口211和压接部32的端侧刀口321在同一高度从两侧压紧试验件20的测试段201。

[0043] 试验安装过程中，首先将试验件20竖直安装在试验机上下夹头上。然后，将U型套2放置或卡置在试验件20的测试段201的上端，使得内侧刀口211与试验件20的测试段201表面贴实接触；然后将转动卡块3安置在U型套2上，使得转轴311被安放于圆弧槽221内，然后绕着转动轴线X0旋转来调整转动卡块3，使得端侧刀口321与试验件20的测试段201表面相接触压实。在上述状态下，受到转动卡块3的重心相对于转动轴线X0靠右分布的影响，转动卡块3会产生顺时针转动趋势，又受到试验件测试段201表面的限位作用，卡扣组件1的刀口与测试段201表面之间会产生一定的压紧力和摩擦力，进而维持卡扣组件1(U型套2、转动卡块3)在试验件表面上的限位固定。按照上述安装次序，同样地，在试验件20的测试段201的下端完成另外一套卡扣组件1的安装定位。两套卡扣组件1对应刀口沿着试验件20长轴方向(上下方向)上的间距与接触式高温引伸计的初始标距段相同。最后，将接触式高温引伸计30的延伸杆301的前端或尖端分别插入上下两套卡扣组件1的限位凹槽341，通过插入凹槽限位的方式实现延伸杆301与卡扣组件1间相对位置的固定；同时，施加一定大小的轴向压力，或者说，向卡扣组件1提供额外的安装限位所需的压力。至此，借助卡扣组件1完成了高温引伸计30的延伸杆301在试验件20的测试段201表面上的安装限位。后续可以进行升温和加载测试，试验结束后按照安装的相反次序进行拆卸即可。

[0044] 加载过程中，上下两个卡扣组件1间相对位置的变化量即为试验件20的测试段201内材料的受载变形量，上下两个卡扣组件1同时带动上下两根延伸杆301前端的位置变化，进而将测试标距段内材料的受载变形量等效传递给高温引伸计30进行测量记录。

[0045] 图5还示出了卡扣组件1的受力分析示意。在安装状态下，受转动卡块3存在的偏心重力G的作用，转动卡块3将绕着转动轴线X0顺时针旋转，使得具有端侧刀口321的压接部32有向左上方运动的趋势。但是，受到试验件20的测试段201表面的限位作用，端侧刀口321与试验件20表面间将会接触压实并产生压紧力F2，两者间也会产生相应的摩擦力。同时，转动卡块3通过转轴311向圆弧槽221的壁面及U型套2施加了向右的作用力，为了达到自身的受力平衡，U型套2的底部21的内侧刀口211将会贴实试验件测试段201的表面并且产生压紧力F1和相应的摩擦力。

[0046] 而且，延伸杆301在限位凹槽341区域也会向转动卡块3施加轴向压力Fp，与偏心重力G一样，压力Fp在类似的作用原理下也会增加上述刀口位置的压紧力F1和F2以及对应的摩擦力。上述刀口与试验件测试段201表面间产生的压紧力和摩擦力将实现卡扣组件1与接触式高温引伸计30的延伸杆301在试验件测试段201表面上的限位固定。测试过程中上下两个卡扣组件1将随着被测试验件测试段201材料的受载变形而发生随动，进而带动延伸杆301尖端位置变化而完成材料高温变形的测量。卡扣组件1的材料可以与延伸杆301材料相同或类似，具有同等或者更优异的耐高温能力，在高温测试环境下不产生变形和破坏，以确保相应的变形测量精度。例如，引伸计辅助组件10可以由陶瓷材料制成，包括U型套2和转动卡块3。这样，引伸计辅助组件10可以用到金属组件无法承受的高温试验环境中。

[0047] 上述压紧力F1和F2的大小及对应的摩擦力大小与延伸杆301提供的轴向压力Fp大小可以呈正相关变化，可以通过调整延伸杆301提供的轴向压力Fp的大小进而完成压紧力F1、F2及对应摩擦力数值大小的调整，以满足不同的试验需求。

[0048] 另外，例如，如图9所示，在转动卡块3上沿着竖直方向(上下方向)可以加工多于一个(图中，两个，也可以是多于两个，例如三个、四个)的限位凹槽341，通过选择不同的限位凹槽341进行延伸杆301的插入，也可以实现压紧力F1、F2及对应摩擦力数值大小的调整。

[0049] 上述引伸计辅助组件10具有特定结构形式，通过配重部保持端侧刀口具有往缩小试验件通道的方向转动的趋势，使得内侧刀口211和端侧刀口321分别从试验件20的两侧压紧测试段201的两个相对表面。

[0050] 上述引伸计辅助组件10还可以通过延伸杆提供的压力来实现自身刀口与测试件表面间的接触压实。使用上述引伸计辅助组件10可以增加试验件材料表面与接触式高温引伸计的延伸杆间的接触区域和接触面积，可以增大数值可调的接触压紧力，以防止卡扣组件与材料表面间的相对滑动。卡扣组件还具有限位凹槽特征，可以用于接触式高温引伸计的延伸杆顶端的插入限位。

[0051] 通过引入上述引伸计辅助组件10，可以完成材料高温力学试验中接触式高温引伸计延伸杆在试验件测试标距段上下端材料表面间的限位固定；通过增加接触区域、接触面积并增大数值可调的接触压紧力可以降低两者间的打滑风险并避免变形测量的失败，显著提高高温准静态力学试验成功率，进而减低试验成本，同时也可以降低接触式高温引伸计的安装操作难度，有利于材料高温准静态力学性能测试工作的高效开展。

[0052] 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。