[發明專利]壓剪復合加載試驗裝置

在審

• 申請號: 201310363296.9
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103454151A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李慶飛;王一飛;趙毅;吳承思;吳揚;季佳佳
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究院
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/24
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英;邵桂禮

技術領域

本發明涉及航空復合材料結構力學試驗裝置，更具體地涉及一種壓剪復合加載試驗裝置。

背景技術

復合材料廣泛用于航空領域，對促進結構的輕量化、整體化和高性能化起到了很大的作用。但是復合材料制造的離散型和計算分析經典理論不完善性決定了復合材料結構設計要以試驗為基礎。一些標準的試驗已經有了相關的ASTM標準，但是非標的試驗還需要研究和積累。對于復合材料的零件來說，承拉能力遠大于承壓，承壓會出現屈曲和壓損等問題。另外，對于復合材料長桁加筋壁板結構來說，很少僅僅是單軸的壓縮，一般長桁的壓縮與蒙皮剪切都是共存的。單軸的壓縮國內的科研院所都有一定的試驗基礎，但是壓剪復合的試驗還沒有根本的突破。

國內的大學、科研機構和工程設計單位對壓剪復合加載技術進行了一定研究，并且開發出適用于某些特定對象壓剪復合力學測試的裝置:如針對膠結界面的壓縮剪切性能測試裝置、對矩形板壓縮剪切性能測試裝置、對復合材料層板的壓縮剪切性能測試。

這些裝置大多通過機械方法，利用杠桿原理，對矩形或狹長帶形試片進行對角線加載以模擬剪力，并且同時在軸向進行加載，如由汪勇等發明人提出的發明名稱為“拉剪壓剪復合加載試驗裝置”的中國專利申請公開說明書CN1670503A。此種思路是科學的和簡潔的。然而，現今了解到的此類裝置在適用上仍存在局限性，如不能調節或很有限地調節壓剪比、只能針對特定尺寸的試件進行試驗、對試驗件精度要求較高且不容易滿足、結構過重而使裝夾變得困難等。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種新型的壓剪復合加載試驗裝置，其能夠方便有效地調節壓剪比、降低了對試件的尺寸要求、設計輕量化從而減少了整個裝置的重量、且不必使用液壓作動系統進行加載，提高了裝置的適應性，大大減少了成本。

為此，根據本發明的一個方面，提供一種壓剪復合加載試驗裝置，其中，包括:

上、下橫梁，其分別為長度可伸縮結構;

兩個加載頭，其分別位置可調節地固定于所述上、下橫梁上;

四塊補強板，其包括左、右側接補強板和上、下端接補強板，其中，

左、右側接補強板分別從矩形的試件的左右兩側在鉸接點處連接于其上;

上、下端接補強板分別從試件的上下兩端在鉸接點處連接于其上;

八個連桿，其為長度可伸縮結構包括一對側接上連桿、一對端接上連桿、一對側接下連桿和一對端接下連桿，每個連桿都為長度可伸縮結構，其中，

一對側接上連桿的上端分別從上橫梁的左端的兩側樞接于其上，下端分別從左側接補強板的兩側樞接于其上;

一對端接上連桿的上端分別從上橫梁的右端的兩側樞接于其上，下端分別從下端接補強板的兩側樞接于其上;

一對側接下連桿的下端分別從下橫梁的右端的兩側樞接于其上，上端分別從右側接補強板的兩側樞接于其上;

一對端接下連桿的下端分別從下橫梁的左端的兩側樞接于其上，上端分別從上端接補強板的兩側樞接于其上。

在本發明的該方面，由于加載頭在橫梁上的位置可調節，因而壓剪比可以進行連續調節;在橫梁承受主要彎矩的情況下，四個連桿主要承受軸拉，因而設計可以輕量化，從而減少了整個裝置的重量;該試驗裝置能在普通力學試驗機上進行，不必一定使用液壓作動系統，避免了試驗機承受側向載荷，提高了適應性，大大減少了成本;由于橫梁和連桿都為可變長度的伸縮結構，裝置對于不同人寸的試驗件具有通用性，并且能較好包容試驗件的制造誤差。

優選地，每個加載頭包括套設于相應的所述橫梁上的框型滑塊和位于框型滑塊上并垂直于相應的橫梁且遠離試件延伸的加載圓棒，加載圓棒適于配合試驗機的液壓夾頭。加載頭能在橫梁上連續滑動，故壓剪比可以通過調節x、y長度之比連續調節。

優選地，框型滑塊的一側上設置有第一銷孔，上、下加載頭分別通過穿過第一銷孔而抵接上、下橫梁的第一限位銷而相對上、下橫梁止動。有了第一限位銷和第一銷孔的配合，當調整好加載頭在橫梁上的位置時，可以有效地將加載頭固定在橫梁上。

優選地，上、下橫梁中的每一個都包括帶有中心滑孔的主橫梁和帶有與中心滑孔配合的滑桿的副橫梁，主橫梁上還設有第二銷孔，通過穿過第二銷孔并抵接滑桿的第二限位銷而使主橫梁相對副橫梁止動。通過這種結構，上下橫梁都可根據實際需要進行長度伸縮并在調整好長度后將主橫梁和副橫梁彼此固定。

優選地，主橫梁和副橫梁每一個的末端都設置有貫穿其兩側的第三銷孔，在每個連桿的一端都設置有貫穿其兩側的第四銷孔，第三連接銷穿過對應的第三銷孔和第四銷孔。這些結構有利于橫梁和連桿通過連接銷的連接和固定。