本发明涉及一种在拉伸实验过程中保持样品恒边界的夹具装置，属于测量装置技术领域。
背景技术：
在对织物及相关大形变量材料的力学性能的研究中，往往需要对样品进行不同程度的试验拉伸。实验时需要控制样品的边界条件是恒张力的或者是恒边界的。实验时用于装夹织物的夹具及装夹方式对实验结果具有重要影响。在拉伸时样品往往会出现“腰缩”现象，这是由于没有固定纵向的边界条件导致的。如此，得到的实验结果与理论分析就不具备对比价值。许多材料的拉伸实验都存在类似的问题，比如对钢铁材料拉伸时通常是把采集数据的应变片贴在样品中间位置，这样可以减小边界条件对测量值的影响。但是对于织物拉伸，其形变量大，不易粘贴测量应变的装置；且拉伸距离长，难以设计出动态跟随固定样品边界的装置。所以在拉伸实验时对织物及其它大形变量材料的边界条件的固定，是个比较棘手的问题。
为了解决织物拉伸实验时“腰缩现象”带来的巨大测量误差，本发明希望提供一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置。具体技术方案如下：
拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，包括一个运动部件，所述运动部件上设有一个力传感器，所述力传感器两侧为第一夹具连接区和第二夹具连接区；所述第一夹具连接区上连接有第一夹具，所述第二夹具连接区上连接有第二夹具，所述力传感器上连接有第三夹具；所述第一夹具的夹口、第二夹具的夹口和第三夹具的夹口始终处于同一轴线，相对应还设有第四夹具，所述第一夹具夹口所处的轴线与第四夹具夹口所处的轴线互为平行线。
所述运动部件的中点位置设有一个力传感器。位于中心位置的力传感器可以保障其在测量过程中运动法向上的受力对称，这样相互抵消之后可减少测量时的误差，得出最真实的实验数据。
所述第一夹具与第二夹具对称设置在第三夹具两侧，且第一夹具和第二夹具的长度相同。该设置可以在拉伸过程中保持两侧平衡，而不出现第一夹具所在轴线与第四夹具所在轴线不平行的情况，同时也可以控制测量区域保持在织物中央位置。
所述第一夹具和第三夹具之间互不接触，第二夹具和第三夹具之间互不接触。第一夹具和第二夹具相对于第三夹具的长度差越大，同时不同夹具之间的缝隙越小，力传感器测出的织物拉伸时的拉力越精确。
所述第四夹具的长度不小于第一夹具、第二夹具、第三夹具的总长。这样依据不同尺寸样品的测量需求，改变第一、二、三夹具的长度、第四夹具可以避免更换。
所述运动部件与第四夹具固定在同一滑轨上运动，在同一滑轨上运动可以保证在进行织物拉伸时的稳定性。
在使用时，通过第一夹具、第二夹具和第三夹具将织物的一端夹住，通过第四夹具将织物的另一端夹住，对织物进行拉伸，测量样品的有效宽度即为第三夹具的宽度。夹具一、二、三在同一轴线上保持同步运动彼此间靠紧但不影响，利用了夹具一、二部分的样品跟随移动保持测量区域的边界不改变。且第一夹具和第二夹具的长度越大，有限宽度内织物的腰缩现象越小，测量值越准确。
附图说明
图1为一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置夹有织物时的俯视结构示意图；
图2为一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置夹有织物时的立体结构示意图；
图3为一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置的立体结构示意图。
标号说明：
1、运动部件；2、力传感器；3、第一夹具连接区；4、第二夹具连接区；5、第一夹具；6、第二夹具；7、第三夹具；8、织物；81、第一边界；82、第二边界；83、测量区域；84、第三边界；85、第四边界；9、第四夹具；10、滑轨。
具体实施方式
下面结合说明书附图，一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置进行进一步说明。
一种拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，包括一个安装在滑轨10上的运动部件1，该运动部件1可以沿着滑轨10进行滑动。该运动部件1的中点位置还设有一个长度为65mm*50mm的cy1-50n型力传感器2，该力传感器2在拉伸过程中时不产生形变，在力传感器2上固定连接有长度为80mm的第三夹具7，力传感器2与第三夹具7在拉伸过程中始终同步运动。在滑动过程中第三夹具7不与滑轨10接触，以保证滑动过程中第三夹具7不会与滑轨10之间产生额外的摩擦力。
在力传感器2的两侧分别为第一夹具连接区3和第二夹具连接区4，第一夹具连接区3和第二夹具连接区4的长度均为120mm。在第一夹具连接区3上固定连接有长度为100mm的第一夹具5，在第二夹具连接区4上固定连接有长度为100mm的第二夹具6。第一夹具连接区3和第二夹具连接区4的长度相同，且第一夹具5和第二夹具6的长度相同，有利于在拉伸过程中保持运动部件1两侧平衡，同时也可以控制测量区域保持在布料中央位置。除此之外，第一夹具5与第三夹具7之间留有1-1.5mm的缝隙，第二夹具6与第三夹具7之间同样留有1-1.5mm的缝隙，缝隙可以保证不同夹具均可独立运行，同时保证不同夹具之间不会产生额外的摩擦力。
取一块120mm*240mm的布料，织造原料为高弹特性的氨纶包覆纱。通过第一夹具5、第二夹具6和第三夹具7固定其一端，为保证第一夹具5的夹口、第二夹具6的夹口和第三夹具7的夹口在拉伸过程中始终处于同一轴线，第一夹具5、第二夹具6和第三夹具7仅仅是长度不相同的夹具，且第一夹具5的前端、第二夹具6的前端和第三夹具7的前端保持齐平。与第一夹具5、第二夹具6和第三夹具7相对应，还设有长度为300mm的第四夹具9。第四夹具9固定在滑轨10的一端，且第四夹具9夹口所在的轴线与第一夹具5夹口所在的轴线平行。通过第四夹具9对布料的另一端进行固定。
将布料固定完成后，滑动运动部件1对布料进行拉伸。拉伸过程中，布料出现腰缩现象，第一边界81和第四边界85开始向内弯曲，第二边界82和第三边界84保持了近乎直线的状态(第二边界82和第三边界84均为虚拟边界，只为说明布料在拉伸过程中几乎不发生腰缩的区域)，此时第二边界82和第三边界84之间的宽度即为第三夹具7的长度。拉伸至200mm后，读出力传感器的示数为5.6n。
上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
技术特征：
1.拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：包括一个运动部件，所述运动部件上设有一个力传感器，所述力传感器两侧为第一夹具连接区和第二夹具连接区；所述第一夹具连接区上连接有第一夹具，所述第二夹具连接区上连接有第二夹具，所述力传感器上连接有第三夹具；所述第一夹具的夹口、第二夹具的夹口和第三夹具的夹口处于同一轴线，相对应还设有第四夹具，所述第一夹具夹口所处的轴线与第四夹具夹口所处的轴线互为平行线。
2.根据权利要求1所述的拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：所述运动部件的中点位置设有一个力传感器。
3.根据权利要求1所述的拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：所述第一夹具与第二夹具对称设置在第三夹具两侧，且第一夹具和第二夹具的长度相同。
4.根据权利要求1所述的拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：第一夹具和第三夹具之间互不接触，第二夹具和第三夹具之间互不接触。
5.根据权利要求1所述的拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：所述第四夹具的长度不小于第一夹具、第二夹具、第三夹具的总长。
6.根据权利要求1所述的拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：所述运动部件与第四夹具在同一滑轨上运动。
技术总结
本发明涉及一种在拉伸实验过程中保持样品恒边界的夹具装置，属于测量装置技术领域。拉伸中控制样品恒边界的夹具装置，其特征在于：包括一个运动部件，所述运动部件上设有一个力传感器，所述力传感器两侧为第一夹具连接区和第二夹具连接区；所述第一夹具连接区上连接有第一夹具，所述第二夹具连接区上连接有第二夹具，所述力传感器上连接有第三夹具；所述第一夹具的夹口、第二夹具的夹口和第三夹具的夹口处于同一轴线，相对应还设有第四夹具，所述第一夹具夹口所处的轴线与第四夹具夹口所处的轴线互为平行线。
技术研发人员：刘兵;袁嫣红;孙凡平
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：.12.09
技术公布日：.02.28
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