扭转试样机夹样系统的改进

　　材料力学实验的可靠性往往与设备的精确性是密不可分的，对力学性能实验往往要求夹持系统既要 具有高 重复 定位精度，又要便于试样的 装卸[1-2].扭转实验对夹持系统也有同样的要求.扭转实验是在扭转力偶的作用下，测定试样受力和变形行为的一种力学性能试验[2-5].经过长期实践观察发现，在做扭转试验时，通常会出现以下问题：装卸试样操作繁锁;试样不易装入;试件两端夹持位置不一，容易造成偏心，标距不准.这些问题都会造成测试误差增大，形成不合格断口，影响判断[6-7].经过研究发现，如果在原有的试件夹持系统的基础上稍作改进，增加一些试样限位功能，就可以顺利、准确的将试样装入，简化操作难度，避免以上问题的重复出现，提高实验效率，而且几乎不增加夹持系统加工制造难度.文中将详细讨论对原有扭转试验机夹样系统的改进方法.

　　1 扭转实验原理

　　一般情况，扭转试验所采用试件为圆形截面，如图1所示.两端铣出两平面以便于固定.扭转试验机的机体上左端有一固定的夹头，通过两平面压块和夹紧螺栓固定试样一端.试验机右端基座上装有一个减速器装置，并连接着一个可旋转的夹头，这个夹头固定试样的另一端.当电机带动减速器转动时，夹头跟着转动，从而使试样的一端相对于另一端发生了转动，从而试样受扭产生变形.作用于试样的扭转力矩，通过与固定夹头相连的电子自动平衡系统而平衡，同时又带动荷载指针转动而指示出所受扭转力矩和扭转角大小[8-9]。

　　2　夹持系统的改进方法

　　2.1　原有的夹样系统

　　对原有系统，安装环与扭转试验机夹头的连接，是通过现有安装环上设有的圆盘形底座和两个完全分离的半圆形定位壁实现的，如图2所示.两半圆形定位壁与扭转试验机夹头的圆柱形内孔是动配合连接，可实现安装环与试验机夹头的径向定位;安装环圆盘形底座的台阶端面与扭转试验机的夹头端面接触，可实现安装环与扭转试验机夹头的轴向定位.因而，安装环的连接定位功能符合实验要求，操作足够方便的，不需要改造.

　　夹样系统另一功能是通过移动压块，固定试样位置.基于此，试样夹持系统应该起到两个作用：①确保试样两端夹持部位的同心度;②确保压块夹持试样位置一致，保证夹持好后标距尺寸不变.而原夹样系统的安装环如图2所示，由圆盘底座和两个完全分离的半圆形定位壁构成.其定位壁的内侧为平面状，固定试样的压块虽然能夹紧试样，但是在两定位壁内侧可以任意滑动，对试样的夹持没有同心限位作用.因此试样在径向位置容易出现偏差，两端夹持段不同轴.其次，原试样夹持装置只在底座上有试样能穿过的圆孔，底座通槽的宽度大于圆孔直径，因而圆孔与通槽有一台阶.当试样扭断时，试样的头部往往会卡在其中难于取出，原试样夹持装置没有压块的前行限位和试样夹持段推进限位设定，容易造成试样实验段标距不准，直接影响实验结果.可见，原设计中没有同心保证和限位装置，导致实验过程常常出现试样两端夹持不同心;试样夹持段长度无法控制，压块压到了试样中间工作段，影响测试结果;试验结束时，试样夹持段取出后两压块容易沿压块槽移动，堵住试样装入孔，使新试样无法装入，要装入新试样，必须先拆下试样夹持装置，将压块槽内两压块用手分开，再装回扭转实验机夹头，才能装入试样.所以原夹持系统的固定试样作用和操作便利性都不完善，给实验带来诸多不便.