[实用新型]一种塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具

说明书

技术领域

本实用新型涉及高速拉伸瞬时夹紧低波动率夹具，尤其是涉及一种塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具。 

背景技术

塑料材料的动态性能参数非常重要，尤其是在采用非线性有限单元分析工具进行新产品开发，因为不准确材料性质会导致不准确性能预测。与金属材料相比塑料材料在高速拉伸情况下失效应力小(＜100MPa)，失效应变大(＞100％)，被测试样条尺寸更短更窄。需要考虑试验机拉伸时惯性影响和由于拉伸导致样条内部应力应变不均匀分配性等问题，同时怎样实现样条在动态高速情况下拉伸失效。 

目前，对塑料动态性能处理普遍采用利用空行程原理来实现样条在一定速度下被动态拉伸，获取塑料材料高速动态力学性能。 

现有技术中常用的一种用来实现塑料材料高速拉伸测试的试验机如图1所示，该试验机包括动夹头1、静夹头2以及设置于该动静夹头之间的哑铃状固定样条3，该试验机的碰撞面为圆锥形碰撞面(圆锥角为50°)。这种方法虽然能获取塑料材料一些相关的力学性能，但无法全面获取塑料材料的动态力学相关性能，被测量样条尺寸限制在一定范围内，而且会导致因碰撞而产生系统震荡对样条应力应变场均匀性影响，致使获得最后相关参数不准确。 

现有技术中常用的另一种测试机如图2(a)和图2(b)所示，该试验机包括上夹头10、下夹头20以及通过螺栓固定的压条30，该测试机的碰撞面为球形碰撞面。这种测试机虽然解决了因碰撞而产生系统震荡对样条应力应变场均匀性影响，但是被测试样条某些参数测量不方便，其次会产生应力波反射问题，而且被测试样条螺栓穿过处易产生应力集中，破坏应力应变均匀性。样条夹持操作不便，表面易损坏。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种塑料材料高速动态瞬时夹紧低波动率夹具，能够有效实现测量塑料材料高速动态力学性能测试。 

解决上述技术问题所采用的技术方案为： 

一种塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具，其特征在于，包括：用于夹持塑料材料的沿着拉伸方向上的中心轴彼此间隔设置的上夹头和下夹头；固定设置于所述上夹头顶部的力传感器；沿着所述中心轴延伸并固定设置于所述下夹头底部的碰撞杆，所述碰撞杆包括圆柱形的上杆和从所述上杆的底部轴向延伸且直径逐渐增大的圆台形的下杆；与所述碰撞杆在所述中心轴方向上相对运动的碰撞块，所述碰撞块具有容置部分所述碰撞杆的半封闭的空腔，所述空腔包括同轴设置的圆柱形的上部空腔、圆台形的中部空腔和圆柱形的下部空腔，其中，所述上部空腔的直径略大于碰撞杆的上杆的直径，所述中部空腔的形状与所述碰撞杆的下杆配合，而所述下部空腔的直径略大于碰撞杆的下杆的直径。 

所述上夹头和所述下夹头的结构相同，分别包括外部框架，轴向设置于所述外部框架内的彼此平行的两弹簧片和用于在径向上挤压夹紧所述两弹簧片的螺栓。 

所述碰撞杆的上杆通过螺纹与所述下夹头固定连接。 

所述碰撞杆的下杆的外轮廓线与所述中心轴之间的夹角≤15°。 

所述碰撞杆为空心杆结构。 

所述碰撞块采用分体式结构，包括通过螺栓连接的上碰撞块和下碰撞块，所述上碰撞块具有上部空腔和中部空腔，所述下碰撞块具有下部空腔。 

所述碰撞杆由质量小而刚性大的材料制成。 

所述材料为铝合金。 

所述碰撞块是刚性小的材料。 

所述材料为碳纤维。 

本实用新型提供的塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具在有限空间尺寸限制下，采用空行程结构来实现动态拉伸效果，使得材料在一定速度和拉力下被测试，满足JSA中关于塑料材料测试要求。通过采用锥形碰撞面与中心线夹角≤15°设计，减少由于碰撞引起的波动。通过采用分体式碰撞块 结构，降低了试验的成本，方便零件的更换。通过提高整个夹具的轻量化设计，减少夹具的速度峰值和速度波动。通过采用组合式轻型夹头设计实现对样条夹紧。 

附图说明

图1为现有技术中已知的用来实现塑料材料高速拉伸测试的试验机的局部示意图； 

图2(a)、(b)分别为现有技术中另一已知的用来实现塑料材料高速拉伸测试的试验机的局部示意图以及局部放大图； 

图3(a)、(b)分别为本实用新型的塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具总体结构剖面图以及局部放大图； 

图4为本实用新型的塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具的上、下夹头的立体示意图； 

图5为本实用新型的塑料材料高速拉伸瞬时夹紧低波动率的夹具的碰撞杆的剖面图；