技术领域
[0001] 本实用新型涉及
力学性能测试领域，具体地涉及一种微创拉伸试样及微创拉伸试样的夹具。
背景技术
[0002] 在电力、石化等领域存在大量的承温承压厚壁管道部件，传统的金属部件状态和寿命评估均采用割管制备大试样后进行标准力学性能试验的方式进行，而割管的传统检验方法具有损伤大、修复难、修复后危险性大以及停工导致的经济性差等缺点，基于此，目前国际上正在大力发展可连续
跟踪检验，对部件微损伤甚至无损伤的微创评估方法。
[0003] 由于微创技术微损伤的特点决定了其在服役部件上的取样尺寸不能太大，对于电力行业大厚壁管道而言，基于目前的研究数据，挖取一
块直径30mm，厚度6mm以下的碗状试块对管道部件的损伤是可以接受的。而基于目前微创制样方面的研究结果，在直径30mm以下，厚度6mm以下的碗状微创挖块中制取微创小板试样是可行的，然而板试样标距段横截面为矩形，在拉伸试验过程中的受力、
变形都不够均匀，导致板试样拉伸试验数据与标准试样吻合性以及平行试样数据的
稳定性均不及棒试样。
[0004] 但是目前的标准棒拉伸试样均采取与夹具端部
螺纹连接方式，由于目前机加工
水平所限，制备螺纹直径6mm以下的微创棒试样是非常困难的。因此，需设计一种能够满足尺寸加工要求的微创棒试样。实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是为了克服
现有技术存在的无法实现小尺寸微创棒试样制备问题，提供了一种微创拉伸试样，该试样在制备过程中不受机加工等条件限制，从而能够实现满足条件的小尺寸试样的制备，克服了微创寿命评估的难题。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种微创拉伸试样，包括连接部和分别位于所述连接部两端的第一端部和第二端部，所述连接部、所述第一端部和所述第二端部均采用圆柱结构且同轴设置，所述连接部的直径小于所述第一端部和所述第二端部的直径，所述第一端部和所述连接部之间通过周向设置的第一圆弧过渡部相连，所述第二端部和所述连接部之间通过周向设置的第二圆弧过渡部相连。
[0007] 优选地，所述连接部的直径范围为1-3mm，所述第一端部和第二端部的直径范围为2-6mm。
[0008] 优选地，所述第一圆弧过渡部设置为朝向所述连接部的轴线方向内凹，所述第二圆弧过渡部设置为朝向所述连接部的轴线方向内凹。
[0009] 优选地，所述微创拉伸试样为对称结构，所述第一端部与所述第二端部尺寸相同。
[0010] 本实用新型第二方面提供一种微创拉伸试样的夹具，所述夹具用于夹持上述任意方案所述的微创拉伸试样，所述夹具包括用于夹持所述第一端部的第一内夹具和用于夹持所述第二端部的第二内夹具，所述第一内夹具和第二内夹具分别包括两个对半设置的夹具体，每个所述夹具体内部设有内凹槽，所述第一内夹具的两个所述夹具体合并后形成至少与所述第一端部和第一圆弧过渡部相匹配的第一容纳腔，所述第二内夹具的两个所述夹具体合并后形成至少与所述第二端部和第二圆弧过渡部相匹配的第二容纳腔。
[0011] 优选地，所述夹具体采用楔形结构，两个对半设置的所述夹具体合并后形成的所述第一内夹具和所述第二内夹具的横截面为矩形，所述内夹具的横截面的长度沿所述微创拉伸试样的端部至中部方向逐渐减小。
[0012] 优选地，所述内凹槽设置为沿所述连接部的轴向方向延伸。
[0013] 优选地，同一所述内夹具的两个所述夹具体合并后能够通过垂直于所述内凹槽的固定销相固定。
[0014] 优选地，每个所述夹具体内设有与所述内凹槽垂直的通孔，同一所述内夹具的两个所述夹具体的通孔相对接后能够形成用于穿设所述固定销的销孔，所述内凹槽与所述销孔相交设置。
[0015] 优选地，所述微创拉伸试样的夹具包括第一外夹具和第二外夹具，所述第一外夹具内设有与所述第一内夹具形状相配合的安装腔，所述第二外夹具内设有与所述第二内夹具形状相配合的安装腔。
[0016] 通过上述技术方案，本实用新型的微创拉伸试样通过省略端部螺纹设计，改变了拉伸过程中与夹具的连接方式，使得试样加工过程中少了螺纹加工制备程序，打破了由于螺纹加工而导致的拉伸试样的尺寸限制，也就是说通过本实用新型的微创拉伸试样的结构设计，使其在制备过程中，不受机加工等条件限制，从而能够实现满足条件的小尺寸试样的制备，克服了微创寿命评估的难题，使得微创棒试样可以开创性的应用于电站金属部件微创寿命评估。
附图说明
[0017] 图1是本实用新型一种实施方式的微创拉伸试样的结构示意图；
[0018] 图2是本实用新型一种实施方式的微创拉伸试样的夹具中的内夹具在夹持状态下结构示意图；
[0019] 图3是图2中的内夹具组合状态下的爆炸图；
[0020] 图4是图2中的第二内夹具的剖视图；
[0021] 图5是本实用新型一种实施方式的微创拉伸试样的夹具对试样进行拉伸状态下的结构示意图。
[0022] 附图标记说明
[0023] 1—连接部、2—第一端部、3—第二端部、4—第一圆弧过渡部、5—第二圆弧过渡部、6—第一内夹具、7—第二内夹具、8—夹具体、9—内凹槽、10—销孔、11—第一外夹具、12—第二外夹具、13—第一拉杆、14—第二拉杆。
具体实施方式
[0024] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0025] 结合图1，根据本实用新型的一个方面，提供了一种微创拉伸试样，包括连接部1和分别位于所述连接部两端的第一端部2和第二端部3，所述连接部1、所述第一端部2和所述第二端部3均采用圆柱结构且同轴设置，所述连接部1的直径小于所述第一端部2和所述第二端部3的直径，所述第一端部2和所述连接部1之间通过周向设置的第一圆弧过渡部4相连，所述第二端部3和所述连接部1之间通过周向设置的第二圆弧过渡部5相连。
[0026] 通过上述技术方案，本实用新型的微创拉伸试样通过省略端部螺纹设计，改变了拉伸过程中试样与夹具之间的连接方式，将
螺纹连接改为夹持连接，使得试样加工过程中少了螺纹加工制备程序，打破了由于螺纹加工而导致的拉伸试样的尺寸限制，也就是说通过本实用新型的微创拉伸试样的结构设计，使其在制备过程中，不受机加工等条件限制，从而能够实现满足条件的小尺寸试样的制备，克服了微创寿命评估的难题，使得微创棒试样可以开创性的应用于电站金属部件微创寿命评估。
[0027] 具体而言，本实用新型的微创拉伸试样由于省去了端部螺纹的加工，克服了对试样加工尺寸的限制问题，由此，本实用新型加工出来的试样尺寸比传统试样尺寸更小，更容易满足制造要求。本实施方式中，加工后的微创拉伸试样的所述连接部1的直径能够达到1-3mm，所述第一端部2和第二端部3的直径能够达到2-6mm。可见加工后的所述连接部1的最小直径为1mm，所述第一端部2和第二端部3的最小直径为2mm，突破了传统微创拉伸试样的加工尺寸限制，相应地，在对部件进行拉伸试验研究过程中，所需取样尺寸也会更小，避免或极大程度上减小了微创评估方法对部件所造成的损伤。需要注意的是，所述微创拉伸试样的加工长度可根据需要作适应性改变，加工难度不大，本实用新型对此不作限制。
[0028] 另外，需要说明的是，所述第一圆弧过渡部4和所述第二圆弧过渡部5的半径宜设置为2-10mm，以方便加工、便于试样端部和所述连接部1之间的平滑连接。
[0029] 本实用新型的微创拉伸试样是通过在待测部件上切取后线切割而成，随后由精密
车床加工出端部，最后的连接部和圆弧过渡部由磨床精加工处理。加工完成后，可以利用1000#
砂纸对试样进行适当
研磨以去除毛刺及机加工过程中产生的残余
应力。
[0030] 为了便于试样拉伸，提升试样整体连接强度，所述第一圆弧过渡部4设置为朝向所述连接部1的轴线方向内凹，所述第二圆弧过渡部5设置为朝向所述连接部1的轴线方向内凹。
[0031] 此外，为保证试样在拉伸过程中受力均匀，以获得更精准的拉伸试验数据，所述微创拉伸试样为对称结构，所述第一端部2与所述第二端部3尺寸相同。
[0032] 结合图2、图3，本实用新型第二方面提供一种微创拉伸试样的夹具，所述夹具用于夹持上述任意方案所述的微创拉伸试样，所述夹具包括用于夹持所述第一端部2的第一内夹具6和用于夹持所述第二端部3的第二内夹具7，所述第一内夹具6和第二内夹具7分别包括两个对半设置的夹具体8，每个所述夹具体8内部设有内凹槽9，所述第一内夹具6的两个所述夹具体8合并后形成至少与所述第一端部2和第一圆弧过渡部4相匹配的第一容纳腔，所述第二内夹具7的两个所述夹具体合并后形成至少与所述第二端部3和第二圆弧过渡部5相匹配的第二容纳腔。
[0033] 由此，本实用新型通过缩小了微创拉伸试样的制造尺寸，拉伸试验过程中，完全摒弃以往棒试样螺纹连接方式，而是采用夹具夹持试样的方式完成后续拉伸动作，通过夹具和试样二者间的相互配合，完美解决了现有的微创拉伸试样尺寸偏大的问题，甚至可制备总长不超过10mm，肩部直径2-6mm的微创拉伸试样，这为微创拉伸试样在微创试验评估领域的应用扫清了障碍。
[0034] 需要说明的是，由于所述内夹具由对半设置的夹具体8组成，使得内夹具能够更好的与微创拉伸试样端部的形状相互配合，相对于整体设置的夹具来说，易于夹持过程中的
位置调节，避免二者在夹持过程中出现间隙，便于实现对微创拉伸试样的夹持，从而方便后续的拉伸动作。
[0035] 此外，通过对半设置的夹具体8对试样进行圆周封闭式夹持，使得拉伸试验过程中，试样的受力更加均匀，克服了应力集中的现象，因此，本实用新型中的夹具不仅适用于不同尺寸的微创拉伸试样，还适用于不能通过螺纹夹持的标准大尺寸试样的拉伸。并且，本实用新型的夹具操作简单易行，针对不同规格的试样只需更换相应规格的夹具体8即可，既降低了试样和夹具的加工成本，又提高了试验效率。
[0036] 可以理解的是，为了提高夹持的稳定性，更加易于后续拉伸，所述第一容纳腔和第二容纳腔优选设置为还可以容纳一部分所述连接部1，由此能够增加内夹具与微创拉伸试样之间的
接触面积，确保拉伸过程中的稳定性。详细来说，同一内夹具的内凹槽9合并后形成试样端部形状的容纳腔，即上述第一容纳腔和第二容纳腔，容纳腔中较细部分与连接部1相配合，容纳腔由细到粗的过渡部分与圆弧过渡部相配合，而容纳腔中较粗部分则直接与端部紧密配合。
[0037] 其中，所述夹具体8可以设置为任意适宜的形状，只要能够满足具有容纳腔，以便与微创拉伸试样之间实现配合夹持即可。优选地，所述夹具体8采用楔形结构，两个对半设置的所述夹具体8合并后形成的所述第一内夹具6和所述第二内夹具7的横截面为矩形，所述内夹具的横截面的长度沿所述微创拉伸试样的端部至中部方向逐渐减小。具体来说，所述夹具体8合并后形成的内夹具从图3所示的主视图来看呈梯形，而从侧面看则为矩形，也就是说，沿所述微创拉伸试样的端部至中部方向所述内夹具的横截面的宽度始终保持不变，而长度则逐渐减小。
[0038] 在拉伸过程中，利用内夹具夹持住微创拉伸试样的两端部并从中部分别向两端部进行拉伸，由此，通过将夹具体8设置为上述楔形结构，能够在拉伸过程中，利用楔形结构朝向中部的缩紧作用，更好对微创拉伸试样的端部进行夹持，以保证拉伸过程中夹持的稳定性。
[0039] 本实施方式中，为了在夹持过程中，调节内夹具与端部之间的位置关系，以便二者之间能够恰好密切配合，所述内凹槽9设置为沿所述连接部1的轴向方向延伸。夹持时，将对半设置的夹具体8放置在试样端部并合并，使得试样端部位于容纳腔内部，随后，由于所述内凹槽9设置为沿轴向方向延伸，因此可以沿轴向方向调节夹具体8，使得容纳腔的圆弧过渡部部分与试样的圆弧过渡部恰好相互卡持，密切配合，便于提高拉伸效率。
[0040] 同时由于所述夹具体8为对半设置，完成试样夹持后，为保证夹具体8的稳定性，同一所述内夹具的两个所述夹具体8合并后能够通过垂直于所述内凹槽9的固定销相固定。当然，两个所述夹具体8还能够采用其他适宜的方式来固定以便于后续的拉伸动作。
[0041] 如图4所示，具体而言，每个所述夹具体8内设有与所述内凹槽9垂直的通孔，同一所述内夹具的两个所述夹具体8的通孔相对接后能够形成用于穿设所述固定销的销孔10。优选地，本实施方式中，所述内凹槽9与所述销孔10相交设置。
[0042] 结合图5，为了进一步完成拉伸试验，所述微创拉伸试样的夹具包括第一外夹具11和第二外夹具12，所述第一外夹具11内设有与所述第一内夹具6形状相配合的安装腔，所述第二外夹具12内设有与所述第二内夹具7形状相配合的安装腔。
[0043] 进一步地，所述第一外夹具11上固定有第一拉杆13，所述第二外夹具12上固定有第二拉杆14，拉伸试验过程中，先利用第一内夹具6和第二内夹具7分别对试样的第一端部2和第二端部3进行夹持，并通过固定销将内夹具的夹具体8固定住，随后将装配好的内夹具和微创拉伸试样放入外夹具的安装腔中，将第二拉杆14固定在试验机上，启动拉伸试验机，利用试验机上横梁向上移动所述第一拉杆13，进而带动第一外夹具11、第一内夹具6和第一端部2向上移动，由于第二外夹具12通过第二拉杆14固定在试验机上，随着试验的进行微创拉伸试样将依次发生弹性变形、塑性变形、紧缩最后失稳断裂。
[0044] 整个拉伸过程中，外夹具和内夹具之间将产生相对运动，解释来说，由于内夹具为楔形结构，通过外夹具的配合，随着拉伸过程的进行，内夹具楔形部分将受到来自外夹具的
挤压，从而能够更好的实现内夹具的缩紧，最终将微创拉伸试样的端部紧固夹持住，以便更好的完成拉伸试验。
[0045] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
