[發明專利]一種用于測試連續纖維增強復合材料剪切性能的夾具

無效

• 申請號: 200910023320.8
• 申請日: 2009-07-14
• 公開（公告）號: CN101603898A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 張程煜;喬生儒;嚴科飛;韓棟;張歌;李玫
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/24
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種用于測試連續纖維增強復合材料剪切性能的夾具，可以應用于測試高溫、室溫條件下連續纖維增強復合材料的層間、面內剪切強度。

背景技術

材料的剪切性能是評定材料的最基本性能之一。現有的測試復合材料剪切強度的實驗方法很多，主要有：短梁法；雙切口法；V形缺口法。各實驗方法都有各自的缺點，但目前應用最為廣泛的是美國的ASTM?C1425-05(高溫)和ASTM?C1292-00(室溫)標準，也就是雙切口(DNS)實驗法。

文獻“ASTM?C1292-00和ASTM?C1425-05標準”中分別介紹了一種測試復合材料剪切性能的夾具。

ASTM?C1292-00夾具中，其結構特征是：用縲紋將活動夾塊和夾具連接起來，達到加緊試樣的目的，防止試樣彎曲。此夾具的缺點是：只適用于室溫剪切試驗，在高溫下縲紋連接將失效，不能起到支撐試樣的作用。

ASTM?C1425-05夾具中，其結構特征是：使用活塞結構，通過在試驗夾具和試樣間增加一層適當中間層材料，依靠材料在高溫下熱膨脹量的不同來確保試樣在試驗過程中不受彎曲效應的影響。但要求使用的中間相材料的熱膨脹系數大于或等于試樣在厚度方向上的熱膨脹系數。ASTM?C1425-05中要求在試驗溫度下，試樣和夾具壁的空隙不能大于試樣厚度的1％，通過熱膨脹量的不同來調整空隙。此夾具的缺點是：對于測試不同的材料都要選擇各自相配的中間層材料，因此試驗夾具的應用范圍受到了限制；此外由于試樣、中間層和夾具間的熱膨脹系數失配，在高溫下使試樣受到壓應力，從而嚴重影響了試驗結果的正確性；ASTM?C1425-05試驗夾具長時間應用會因磨損而降低了夾具的使用壽命。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種用于測試連續纖維增強復合材料剪切性能的夾具，可以解決室溫和高溫使用不同的夾具、測試結果誤差大、夾具使用范圍小、壽命短的問題。

技術方案

本發明的技術特征在于包括上壓頭1、下夾具6和鋸齒狀梯形塊7；所述的上壓頭1為兩邊帶有圓弧面的長方體、側面為T字形的結構；長方體的兩端設有上壓頭的下弧面9和上壓頭的上弧面10；上壓頭1的內部設有T字形的上壓頭墊片槽8，內置與上壓頭厚度相等的T字形的上壓頭墊片2；所述的下夾具6為兩邊帶有圓弧面的長方體結構，其中一個側面設有熱電偶插入孔3；長方體結構的中間為一個通孔，通孔的下端設有矩形墊片槽13，內置一個與下夾具6厚度相等的下夾具墊片5；通孔的上端為兩邊帶有內圓弧面12的長方體通孔；與熱電偶插孔3相對的另一側設有緊靠鋸齒狀梯形塊的斜面11；所述的鋸齒狀梯形塊7的兩側面為鋸齒狀，一面為緊靠試樣的鋸齒直面16，另一面為緊靠下夾具的鋸齒斜面17；上壓頭1的下弧面9與下夾具6的內圓弧面12采用活動配合，鋸齒狀梯形塊7插于下夾具6內的斜面11的位置，且鋸齒斜面17與下夾具6的斜面11相吻合。

在鋸齒狀梯形塊7與下夾具6內的斜面11上吸附一層石墨或BN粉體材料。

所述的熱電偶孔3為兩邊帶有圓弧面的長方體的通孔。

所述的鋸齒狀梯形塊7的鋸齒形狀為頂面帶有方形的梯形鋸齒。

所述的鋸齒狀梯形塊7的斜面角度15為12～20°，鋸齒間距為0.5～1.5mm，鋸齒深度為0.5～1.0mm。

有益效果

本發明的用于測試連續纖維增強復合材料剪切性能的夾具，采用本發明的夾具測試時，減小了彎曲效應對試驗結果的影響，使得實驗結果更加接近材料的真實剪切強度；在測試不同復合材料時，不需選擇適當的中間層材料，在室溫和高溫下使用同一夾具，使夾具壽命大提高，節約了試驗成本。

附圖說明

圖1：是本發明的測試連續纖維增強復合材料夾具的結構圖；

圖2：是本發明的上壓頭1的結構圖；

圖3：是上壓頭墊片的結構圖；

圖4：是下夾具的立體結構圖；

圖5：是下夾具側視結構圖

圖6：是下夾具的墊片的結構圖；

圖7：是鋸齒狀梯形塊的結構圖；

圖8：是鋸齒狀梯形塊的鋸齒狀結構圖；

1-上壓頭，2-上壓頭墊片，3-熱電偶插入孔，4-試樣，5-下夾具墊片，6-下夾具，7-鋸齒狀梯形塊，8-上壓頭墊片槽，9-上壓頭的下弧面，10-上壓頭的上弧面，11-緊靠鋸齒狀梯形塊的斜面，12-內圓弧面，13-下夾具墊片槽，14-下夾具緊靠試樣內壁，15-鋸齒狀梯形塊緊靠下夾具的斜角，16-緊靠試樣的鋸齒直面，17-緊靠下夾具的鋸齒斜面；