热模拟试验用夹具及热模拟试验装置

摘要

本实用新型公开了一种热模拟试验用夹具及热模拟试验装置，热模拟试验用夹具包括分隔开并分别连接试样两端部的两夹持组件，夹持组件包括环抱拼接并接触试样相应端部的两夹持块，所述夹持块包括沿轴向由外向内依次设置的半连接孔和半均温孔，当两夹持块环抱拼接成相应夹持组件时，两半连接孔拼合成与试样相应端部接触的连接孔，两半均温孔拼合成与试样不接触的均温孔。它能够延长试样均温区范围，确保小尺寸试样试验可正常进行。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热模拟试验用夹具及热模拟试验装置。

背景技术

目前，随着计算机科学与工程检测技术的发展，材料的物理模拟技术也在不断的发展，物理模拟实验装置也在不断的完善。不同功能的热力模拟试验装置也在不断的研制开发。由于热模拟试验机主要采用电阻式加热试样方式，在试样长度方向上会产生较大的温度梯度，试样在接近卡具位置温度可接近卡具温度或室温，不利于一些小尺寸试样试验的进行。为了确保这些小尺寸试样可正常进行试验，延长试样均温区范围非常重要。

在物理试验模拟过程中，一般通过热能连续增加或减少控制试样温度。当输入的总热量与损失的总热量相当时，试件处于热平衡状态，当加入的热量大于损失的热量时，试件温度上升，即为加热状态；反之，试件温度下降，为冷却状态。试样的均温区也就是物理模拟试件的工作区，影响均温区宽度的主要因素为加热速度、冷却速度、试样的自由跨度。

热模拟试验机使用的试样夹具是由四块相同的夹持块，中心有一个半圆形凹槽，对于小尺寸试样，这种夹具夹持时试样的均温区范围较窄，不利于试验进行。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种热模拟试验用夹具，它能够延长试样均温区范围，确保小尺寸试样试验可正常进行。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种热模拟试验用夹具，包括分隔开并分别连接试样两端部的两夹持组件，夹持组件包括环抱拼接并接触试样相应端部的两夹持块，所述夹持块包括沿轴向由外向内依次设置的半连接孔和半均温孔，当两夹持块环抱拼接成相应夹持组件时，两半连接孔拼合成与试样相应端部接触的连接孔，两半均温孔拼合成与试样不接触的均温孔。

进一步，为了增加夹持组件与试样的接触面积，也为了便于小尺寸试样的试验，所述连接孔为与试样相应端部连接的螺纹孔。

进一步，所述连接孔的直径为6毫米，所述均温孔为20mm。

进一步，同一夹持组件中的两夹持块相互背对的一侧为由外向内逐渐向夹持组件的中间倾斜的倾斜结构。

本实用新型还提供了一种热模拟试验装置，包括：

机架；

热模拟试验用夹具；

两夹头，其中一夹头相对机架滑动，另外一夹头固定连接在所述机架上，夹头具有相对设置的两夹持臂，两夹持臂之间夹紧相应的夹持组件；

与其中相对机架滑动的夹头相连以驱动该夹头轴向移动的夹头驱动机构；

用于对夹头进行冷却的冷却部件；

用于连接两夹持组件以向连接在两夹持组件上的试样供入电流的电源部件。

进一步，同一夹持组件中的两夹持块相互背对的一侧分别为夹紧面；

所述夹持臂上设有与夹紧面接触配合的夹紧配合面。

进一步，为了很好地夹紧夹持组件，同一夹持组件中的两夹持块相互背对的一侧为由外向内逐渐向夹持组件的中间倾斜的倾斜结构；

夹紧配合面为配合的倾斜结构。

进一步，为了导向滑配于机架上的夹头的滑动方向，相对机架滑动的夹头与所述机架之间设有至少一滑动导向机构，滑动导向机构包括：设于所述机架上的导柱和与所述导柱配合并连接在所述夹头上的导套块；或者是：相对机架固定的夹头设有固定导套块，所述固定导套块上设有导柱，相对机架滑动的夹头上设有导套块，所述导套块与所述导柱滑动连接。

进一步，为了配合冷却部件对夹头进行冷却，所述夹头内设有冷却介质通道。

进一步，提供了一种冷却部件的具体结构，包括：循环冷却介质箱和泵，所述泵的进口与所述循环冷却介质箱相连通，所述泵的出口与所述冷却介质通道的进口相连通，所述冷却介质通道的出口与所述循环冷却介质箱的进口相连通。

进一步，为了使电流流过试样，所述夹头的夹持臂上分别设有导电件，两导电件之间夹紧相应的夹持组件。

进一步，提供了一种电源组件的具体结构，包括：电源和变压器，电源与变压器的输入端相连，变压器的输出端分别通过对应的导电件与相应的夹持组件导电连接。

采用了上述技术方案后，本实用新型具有以下的有益效果：

1、本实用新型在两夹持组件的内侧分别设有均温孔，该均温孔不与试样接触，增加了试样自由跨度，扩宽了试样的均温区范围；

2、本实用新型在两夹持组件的外侧分别设有连接孔，将连接孔设为螺纹孔，增加了试样与夹持组件的接触面积，有利于试样与夹持组件间的热传导，同时螺纹孔的设计也有利于小尺寸试样热拉伸试验的进行；

3、当进行试验时，变压器的存在使电流在试样横截面上均匀流过，又因为试样各部分电阻相同，所以试样各部分是均匀加热的。由于夹头设有冷却介质通道对夹头进行冷却，因此试样与夹持组件间的热传导造成了试样的轴向冷却，试样的轴向冷却使试样产生了一个横向的等温面，通过增大试样的自由跨度（也就是均温孔的设置），可以减小试样中部的冷速，进而减小试样的轴向温度梯度，最终扩宽试样自由跨度中部位置的均温区体积。

附图说明

图1为本实用新型的热模拟试验装置的结构示意图一；

图2为本实用新型的夹持块的结构示意图；

图3为图2的立体图；

图4为本实用新型的循环冷却过程的原理框图；

图5为本实用新型的电流传导过程的原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例一

如图1、2、3所示，在本实施例中，一种热模拟试验用夹具，包括分隔开并分别连接试样10两端部的两夹持组件，夹持组件包括环抱拼接并接触试样10相应端部的两夹持块1，夹持块1包括沿轴向由外向内依次设置的半连接孔101和半均温孔102，当两夹持块1环抱拼接成相应夹持组件时，两半连接孔101拼合成与试样相应端部接触的连接孔，两半均温孔102拼合成与试样不接触的均温孔。

具体地，如图2、3所示，连接孔可以为与试样10相应端部连接的螺纹孔；螺纹孔的设计增加了试样10与夹持组件的接触面积，有利于试样10与夹持组件间的热传导，同时螺纹孔的设计也有利于小尺寸试样热拉伸试验的进行。

具体地，如图2所示，连接孔的直径为6毫米，均温孔为20mm。

如图1、3所示，在本实施例中，同一夹持组件中的两夹持块1相互背对的一侧为由外向内逐渐向夹持组件的中间倾斜的倾斜结构。

实施例二

如图1-5所示，在本实施例中，一种热模拟试验装置，包括：

机架2；

实施例一中的热模拟试验用夹具；

两夹头3，其中一夹头3适于相对机架2滑动，另外一夹头3固定连接在机架2上，夹头3具有相对设置的两夹持臂301，两夹持臂301之间夹紧相应的夹持组件；

与其中适于相对机架2滑动的夹头3相连以驱动该夹头3轴向移动的夹头驱动机构；

用于对夹头3进行冷却的冷却部件；

用于连接两夹持组件以向连接在两夹持组件上的试样供入电流的电源组件。

如图1所示，在本实施例中，同一夹持组件中的两夹持块1相互背对的一侧分别为夹紧面；

夹持臂301上设有与夹紧面接触配合的夹紧配合面。

具体地，同一夹持组件中的两夹持块1相互背对的一侧为由外向内逐渐向夹持组件的中间倾斜的倾斜结构；

夹紧配合面为配合的倾斜结构。

如图1所示，在本实施例中，相对机架2固定的夹头3设有固定导套块51，固定导套块51上设有导柱4，相对机架2滑动的夹头3上设有导套块5，导套块5与导柱4滑动连接。

当然，还可以如下设置，相对机架2滑动的夹头3与机架2之间设有一滑动导向机构，滑动导向机构可以为以下结构，包括设于机架2上的两导柱4和与导柱4配合并连接在夹头3上的两导套块5。

在本实施例中，夹头驱动机构可以为活塞缸9或其他动力件，夹头驱动机构只要能够带动相应的夹头3轴向移动均可，在图1中，刚开始时，左侧的夹头3在夹头驱动机构的带动下向左微调移动，由于配合的夹紧面和夹紧配合面的作用，从而能够很好地夹紧两夹持组件，进一步很好地连接试样10。

在本实施例中，夹头3内设有冷却介质通道；

具体地，如图1所示，冷却部件可以为以下结构，包括：循环冷却介质箱和泵，泵的进口与循环冷却介质箱相连通，泵的出口与冷却介质通道的进口相连通，冷却介质通道的出口与循环冷却介质箱的进口相连通。

如图1所示，在本实施例中，夹头3的夹持臂301上分别设有导电件301a，两导电件301a之间夹紧相应的夹持组件。

具体地，如图1、5所示，电源组件可以为以下结构，包括：电源801和变压器802，电源801与变压器802的输入端相连，变压器802的输出端分别通过对应的导电件301a与相应的夹持组件导电连接。

当进行试验时，两夹持组件夹紧试样10，电源801输出的电流经变压器802流向导电件301a，导电件301a将电流传向相应的夹持组件，即可使电流在试样10横截面上均匀流过，又因为试样各部分电阻相同，所以试样各部分是均匀加热的；循环冷却介质箱通过泵将冷却水送到夹头3内的冷却介质通道，这时，试样10与夹持组件间的热传导造成了试样10的轴向冷却，试样10的轴向冷却使试样10产生了一个横向的等温面，由于均温孔的设置，增大了试样10的自由跨度，可以减小试样10中部的冷速，进而减小试样10的轴向温度梯度，最终扩宽试样10自由跨度中部位置的均温10a体积；

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。