[發(fā)明專利]碳纖維增強復(fù)合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法

無效

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• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN103760017A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龍連春;齊文文;王亭亭
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/08
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓縮試驗夾具及試驗方法，屬于宏觀力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

隨著科技的發(fā)展，復(fù)合材料以其自重輕、比強度高、抗疲勞、耐腐蝕性等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，諸如航空航天、汽車、船舶、建筑等領(lǐng)域。常見的復(fù)合材料包括碳纖維增強復(fù)合材料、玻璃纖維增強復(fù)合材料、高分子聚合物纖維增強復(fù)合材料等，由于復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，因此復(fù)合材料的性能測試也受到越來越多的關(guān)注。壓縮試驗是測定材料在軸向靜壓力作用下的力學(xué)性能的試驗，是材料機械性能試驗的基本方法之一。通過壓縮試驗可以測量出材料的壓縮強度極限、彈性模量、比例極限等力學(xué)性能。因此，復(fù)合材料的壓縮試驗也是對于復(fù)合材料力學(xué)性能測試的一個十分重要的方面。

在現(xiàn)有技術(shù)中，在復(fù)合材料壓縮性能試驗中，通常采用高強度的環(huán)氧膠將要被測試的層合板試件的端部與加載桿端部粘結(jié)在一起，而為了保證試驗的準(zhǔn)確性，通常將加載桿端部加工成與試件具有相同的形狀，但是加載桿端部與試件端部粘合時，往往目測其對中性，因此，現(xiàn)有技術(shù)的方法在一定程度上不具備較高的精確性。其次，復(fù)合材料的壓縮試驗也可以在電子萬能試驗機上進行，數(shù)據(jù)通過儀器連接到計算機上進行采集，最終得到試件的壓縮強度、彈性模量等性能，該方法所采用的夾具在低溫下不易安裝，對試件存在一定的破壞性，且成本較高，操作繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種碳纖維增強復(fù)合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法，該試驗夾具及試驗方法克服了現(xiàn)有復(fù)合材料壓縮性能試驗技術(shù)中，往往目測其對中性，從而不具備較高精確性的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種碳纖維增強復(fù)合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法，復(fù)合材料層合板壓縮試驗專用夾具該專用夾具包括楔形夾塊、壓頭、導(dǎo)箱、U形開口量塊；所述楔形夾塊為楔形結(jié)構(gòu)，并且與壓頭的楔形口相配合；所述壓頭的內(nèi)部為楔形口并且外部可以沿著導(dǎo)箱滑動；所述導(dǎo)箱為實驗夾具的外殼，其上表面開孔用于在試驗過程中對試件的破壞進行觀察，楔形夾塊和壓頭均安置于導(dǎo)箱內(nèi)，導(dǎo)箱可以保證試件的對中性。

所述U形開口量塊具有U形開口，并且其在試驗過程中不被裝配到夾具中，其厚度等于被測試件的標(biāo)距。

所述楔形夾塊與壓頭之間設(shè)有矩形墊片，用以實現(xiàn)調(diào)整楔形夾塊與壓頭之間的間隙；所述導(dǎo)箱在試驗過程中起到安放所述楔形夾塊和所述壓頭并且保證被測試件對中性的作用；所述U形開口量塊的厚度與被測試件的標(biāo)距相等；在該專用夾具中，外層導(dǎo)箱保持了試件的對中性；當(dāng)給壓頭施加載荷時，U形開口量塊兩邊擠壓楔形夾塊和墊片，由于壓頭為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；夾緊后，取下所述U形開口量塊并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。

復(fù)合材料層合板進行壓縮試驗的方法流程圖，其試驗過程如下，S1將試件放置在平行中心面內(nèi)；S2對稱地放置楔形夾塊，其中，楔形夾塊被放置在內(nèi)部為楔形、外部可以沿著導(dǎo)箱滑動的壓頭內(nèi)；S3依所述楔形夾塊與壓頭之間的空隙大小對稱選擇矩形墊片的厚度及數(shù)量，兩邊放置的墊片厚度和數(shù)量應(yīng)相同從而保證試件的對中性；S4將壓頭放置導(dǎo)箱內(nèi)，由于壓縮破壞與試件在夾頭中間段的長度有關(guān)，因此應(yīng)保證中間段長度一致；S5調(diào)整楔形夾塊位置使試件中間露出部分的長度與U形開口量塊的厚度相同，從而保證每個試件夾持位置中間的長度一致，外層導(dǎo)箱保持了試件的對中性，當(dāng)給壓頭施加載荷時，U形開口量塊外兩邊擠壓夾塊和墊片，由于壓頭為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；S6夾緊后，取下所述U形開口量塊并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。

由于試件的試驗段長度相對短，通過楔形夾塊運動而夾緊產(chǎn)生的摩擦力給試驗試件加載，其可以盡量避免測試中的試件彎曲現(xiàn)象發(fā)生。該壓縮試驗夾具保證了加載中心線與試件中心線的同心度，而且避免打滑現(xiàn)象的發(fā)生，并且從而提高試驗的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的精確性。而且，本發(fā)明的壓縮試驗夾具同時具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工和降低成本的優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的壓縮試驗夾具裝配示意圖。

圖2為本發(fā)明的壓縮試驗夾具壓頭立體圖。

圖3為本發(fā)明的壓縮試驗夾具楔形夾塊立體圖。

圖4為本發(fā)明的壓縮試驗夾具導(dǎo)箱立體圖。

圖5為本發(fā)明的壓縮試驗夾具U形開口量塊立體圖。

圖6為本發(fā)明的壓縮試驗夾具進行壓縮測試的方法流程圖。

圖中：1、楔形夾塊，2、壓頭，3、導(dǎo)箱，4、U形開口量塊。

具體實施方式