[實用新型]一種復合材料軸向層間剪切強度測試裝置

有效

• 申請號: 201320430526.4
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN203396689U
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 徐春燕;張麗洋;李明晏;張平;周雷;趙華源;張磊;王婷
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 張茵

技術領域

本發明涉及一種復合材料軸向層間剪切強度測試裝置。

背景技術

在油氣田封堵工藝中常使用橋塞。目前先進的橋塞都采用聚合物復合材料替代傳統金屬材料，以提高井下工作效率。芯軸及芯軸外層套構成橋塞的骨架，串聯起橋塞的密封組件、定位組件、丟手組件等。橋塞的芯軸及外層套均由玻纖布或玻璃纖維增強熱固性樹脂經纏繞或布卷工藝成型制作。橋塞坐封時，坐封力沿芯軸軸向作用于密封組件上實現橋塞的坐封和定位，該坐封力通過密封組件和丟手作用于芯軸外層套，使外層套承受巨大剪切力。橋塞坐封完成后，工作狀態下承受幾十到上百MPa壓差，該壓差沿軸向作用于芯軸外層套。因此復合材料的軸向層間剪切力必須高于上述坐封力及工作壓差，才能保證橋塞的正常使用。

目前，用于檢測復合材料層間剪切強度的方法和標準有ASTM?D2344-00短梁剪切法、ASTM?C1425-05雙槽口壓縮法和GB1450-2005壓剪法。

ASTM?D2344-00短梁剪切法對圓柱形層狀復合材料提供了一種剪切強度測試方法，其取樣及測試方式和夾具如圖1所示，待測樣品的取樣方式為沿著層間纏繞的方向周向切取一段規定厚度的弧面，這種測試方法簡單易行被行業廣泛使用。但是，這種方法待測樣品的受力方式與橋塞芯軸外層套在工作時所受軸向剪切力不一樣，材料的破壞方式和機理也不一樣。

ASTM?C1425-05雙槽口壓縮法示意圖見圖2，GB1450-2005壓剪法測試示意圖見圖3。這兩種方法均用于測試平板狀層壓復合材料剪切強度測試，兩個標準所提供的剪切測試夾具只適用于塊狀層壓復合材料。

CN202196007U公開了一種剝離強度測試裝置，包括一框架，在所述框架的下部設置有一組固定支架，在所述框架的上部中間設置有一通孔，所述通孔中設置螺桿，所述螺桿頂部設置把手，所述螺桿底部連接拉力計，所述拉力計底部通過鋼絲繩連接粘結片，所述通孔的一段設置有螺母，所述螺桿通過螺母固定在通孔中；該實用新型方便對不同配方樣品進行剪切強度對比測試，體積小巧，成本低，容易轉移到不同位置和環境進行拉伸剪切強度測試。

CN101793649A公開了一種剪切強度測試儀及剪切強度測試方法，工程結構加固改造項目中混凝土結構淺層嵌固高強板條或表面粘貼高強板條時，檢測板條與原混凝土結構之間粘結剪切強度的專用儀器和方法。

CN200958988Y公開了一種用于測試非金屬層材層間剪切力的夾具，包括一底座及固定于底座上的至少一個滑體組件，滑體組件包括一個中心帶有方形孔的立方體，所述方形孔的一內側壁帶有臺階，和一放置在測試時其長臂放置于臺階上的標準試樣短臂上的壓柱。用于測試壓剪法中提到的標準試樣，能有效防止其滑落，多個表樣可同時測試，能大大節約成本。

CN102680330A公開了一種復合材料層間剪切性能測試方法。測試方法包括制作試件和制備測試裝置，本發明在制備試件步驟中利用常用的復合材料層壓板鋪層拼接鋪設技術，操作方便且精度高，在復合材料層壓板制造完成時即完成試件的制造，減少試件精加工環節，成本可降低70%以上，測試精度高，適合各種厚度的復合材料層壓結構。

CN102141489A公開了一種提高復合材料彎曲和層間剪切試驗效率的夾具，包括與力學性能試驗機連接的支撐裝置和安裝在支撐裝置上的調整平臺。本發明結構獨特，能夠保證試驗機壓頭中心線與支座中心線對中，便于試驗用跨距的調節和測量，便于不同尺寸支座的更換，精度高，調節方便，能夠提高試驗效率。

實用新型內容

實用新型目的在于提供一種纏繞或布卷工藝成型的復合材料軸向層間剪切強度測試裝置，特別適合預測復合橋塞的芯軸外層套在實際工作中所能承受的層間剪切強度。

一種復合材料軸向層間剪切強度測試裝置，包括有材料試驗機、上壓塊、測試件、剪切底座，其特征在于測試件為筒狀，由纏繞或布卷工藝成型的復合材料芯軸外層套或外層套軸向切片，上壓塊的下方為壓環；剪切底座中部上方與之固定有定位軸，定位軸直徑與測試件內徑契合，定位軸剛好能套入測試件中，剪切底座上方置有與定位軸同軸的墊環，使定位軸穿過墊環，墊環下方有凸起，而剪切底座相對位置有凹槽，使墊環進一步固定在剪切底座上，如墊環底部有一圈凸起，可卡在剪切底座上對應的凹槽里，使兩者嵌入固定，墊環內徑大于測試件內徑，墊環外徑大于測試件外徑，墊環上方同軸套有測試件，測試件上方同軸套有壓環，壓環內徑等于測試件內徑，壓環外徑小于測試件外徑，并且壓環外徑略小于墊環內徑，定位軸頂部位于壓環中。