[發明專利]一種新型復合材料無缺口壓縮試驗夾具

有效

• 申請號: 201410208630.8
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103969118A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 關志東;康軍;劉準;黎增山;李星;周睿
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04;G01N3/08
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于纖維增強復合材料試驗技術領域，具體來說是一種新型復合材料無缺口壓縮試驗夾具。

背景技術

纖維增強復合材料在現代航空航天結構中被廣泛應用，并且有很大一部分結構件要在較高溫度的情況下承受壓縮載荷，因此在復合材料被投入使用前要做很大一部分的無缺口壓縮試驗。

現有無缺口壓縮試驗夾具為美國材料與試驗協會(ASTM)提出的標準無缺口壓縮試驗夾具和單向纖維增強塑料平板壓縮性能試驗方法(GBT3856-2005)提出的國標試驗夾具，此外現今普適的應變數據測量及采集方法為貼應變片法或者引伸計法。

但是現有技術中的試驗夾具存在如下缺點：(1)高溫情況下試驗夾具溫度較高，普通夾具裝夾較為繁瑣，使得裝夾試驗件的效率很低；(2)在較高溫度情況下測量應變時，會出現應變片損壞、膠水失效等一系列問題使得應變數據難以采集，同時對于其他無缺口壓縮試驗夾具來講，在試驗件被裝夾完成后已無空間裝加引伸計；(3)壓縮試驗中，試驗件的對中性以及試驗夾具中各個螺栓的擰緊力會影響到試驗的結果；以上缺點致使無缺口壓縮試驗在實際操作過程中難以順利進行并影響到了數據采集及其準確性：

本試驗夾具主要針對以上幾個問題進行創新設計，解決以上問題的同時能保證高效、高標準的完成試驗。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中的無缺口壓縮試驗效率較低、應變采集困難等問題，提出一種新型復合材料無缺口壓縮試驗夾具。

本發明一種新型復合材料無缺口壓縮試驗夾具，由試驗加載模塊，試驗夾持模塊以及應變測量模塊組成。

試驗加載模塊包括基座，端部壓板，夾塊蓋板，導向軸以及行程控制鍵。

基座為“凹型”結構，底部固連端部壓板；頂部加工有通孔連接導向軸；導向軸兩端開有鍵槽安裝行程控制鍵；基座兩側面開有凹槽，用來限定和引導行程控制鍵的運動；將2個基座與2個端部壓板上下放置，凹槽相對；通過螺栓固連，將2個導向軸分別插入基座的通孔中，導向軸互相平行；4個行程控制鍵穿過基座的凹槽插入導向軸，行程控制鍵限制基座的相對極限位置，避免用力移動使導向軸滑出而彎曲；基座的凹槽內側面螺紋連接夾塊蓋板，夾塊蓋板位于基座反面，構成半開放式。

試驗夾持模塊包括壓片，夾塊和夾塊導向柱。

夾塊為“直角梯形”結構，夾塊上開有與夾塊斜面平行的導向槽，4塊夾塊兩兩一組，分別左右對稱放置在2個基座的凹槽中，夾塊的斜面平行基座凹槽內側面，且通過面-面接觸裝配；具體方式為：通過夾塊導向柱穿過導向槽與夾塊蓋板螺紋連接；夾塊導向柱另一端上安裝有限位塊壓在夾塊表面，上述兩組夾塊中兩夾塊之間的空間用來放置試驗件，且每組夾塊相對側面上對稱位置開有凹槽用來安裝壓片；通過壓片實現試驗過程中對試驗件端部加載的作用。由此，基座上下滑動帶動夾塊導向柱上下運動，進而調節壓片間距，實現對不同尺寸試件的夾持。

在裝夾過程中，基座上下運動帶動夾塊對中運動，壓片壓在試驗件頂部后，夾塊固定不動，基座繼續運動，試驗件在試驗過程中受壓縮載荷，同時載荷越大，帶動夾塊越能夾緊試驗件；基座與夾塊相對滑動；調整2個基座的相對位置使其遠離，則夾塊中部空間變大，將試驗件側放在中間；相對移近2個基座，夾塊會沿著與基座配合的斜面移動，自動夾緊試驗件，從而實現夾塊的打開與夾緊。

應變測量模塊包括引伸計夾片和引伸計支柱；

引伸計支柱一端用螺母鎖緊在基座上，另一端螺母裝配固定引伸計夾片；2個基座上分別對稱安裝4個應變測量模塊，基座上下運動，帶動夾塊壓縮試驗件，產生形變，傳遞給引伸計，引伸計采集到形變量數據。

一種新型復合材料無缺口壓縮試驗夾具的使用方法如下：

(1)將試驗夾具平放，使基座相對遠離，將試驗件側放在中間；

(2)相對移近基座，夾塊自動夾緊試驗件，同時壓片壓在試驗件頂部；

(3)裝夾后將試驗夾具放在試驗機上，通過端部壓板側面的對稱軸線對中放置；

(4)將引伸計夾持在引伸計夾片上，讀取引伸計讀數，可輔助判斷放置是否對中；

(5)通過基座的上下運動，壓縮試驗件，產生形變，引伸計采集到形變量數據；

(6)試驗結束后，取下試驗夾具，移動基座，取下并更換試驗件；

本發明的優點在于：

(1)半開放式的試驗夾具設計能夠方便裝夾替換試驗件，大幅提高試驗效率；

(2)試驗件裝夾后不需擰緊螺栓以固定試驗件，不需控制各個螺栓的擰緊力相同，操作簡單，便捷；