[發明專利]用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置及方法

有效

• 申請號: 201410536501.1
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN104316393A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 蔡登安;周光明
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置及方法，屬于復合材料復雜載荷測試領域。

背景技術

復合材料在承力結構中的應用比重越來越大，使得材料承受的應力狀態也越來越復雜。因此，對復合材料的強度特性，特別是雙軸應力或多軸應力狀態下的破壞特性的研究也越發必要，以保證材料結構在使用中的安全。

目前復合材料單軸性能測試技術較為成熟，一般只需通過某一個加載方向進行加載，即可獲得材料的單軸力學性能，常見的復合材料單軸測試標準可參見GB/T?1447-2005(靜態拉伸性能測試)及GB/T?16779-2008(拉-拉疲勞性能測試)等。而復合材料雙軸性能測試方法則無任何標準可以遵循。

目前，雙軸加載設備一般分為兩大類：(1)利用單軸加載系統構成的雙軸加載設備；(2)利用兩個或多個加載系統構成的雙軸加載設備。第一類裝置主要利用一定的機械結構實現雙軸加載，如發明專利“一種用于材料雙向加載試驗的試驗裝置”(授權號CN102353578B)，該裝置可以實現雙軸拉伸加載，但各類連接結構較多，實際實現較為復雜。第二類裝置由兩個或多個加載系統獨立實現(參見文獻“蔡登安,周光明,王新峰,等.纖維增強復合材料雙軸強度研究進展.宇航材料工藝,2014,(4):11-18.”)，這種試驗裝置較容易實現任意比例雙軸拉伸或壓縮試驗，但由于試驗設備構造復雜，成本較高，而且對控制系統的要求較高，因而該方法的應用在一定程度上受到了限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置，其特征在于：該裝置由上下兩個完全一樣的Y型拉伸夾頭構成；每個Y型拉伸夾頭均由一個夾持端和兩個加載臂組成；兩個加載臂呈直角，夾持端位于該直角平分線上；每個加載臂具有一個長條形槽口，長條形槽口將該加載臂分割成前、后兩個加載支臂；加載支臂均勻設置螺栓孔；上述兩個Y型拉伸夾頭呈對開口對稱布置，形成正方形閉合空間。

用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置的加載方法，其特征在于包括以下過程：步驟1、將試樣切割成正方形板樣試件，四周伸出用于夾持的凸出部分，在該突出部分粘貼好加強片；步驟2、按加載裝置螺栓孔的布置在正方形板樣試件的凸出部分打孔；步驟3、將正方形板樣試件與上下兩個Y型拉伸夾頭通過螺栓連接起來；步驟4、通過上下兩個Y型拉伸夾頭的夾持端安裝在萬能試驗機上，調節好對心位置；步驟5、操作試驗機調節間隙，使試樣處于微拉伸狀態；利用等角度載荷分配原理，裝置上下載荷為F，根據直角等腰三角形的夾頭結構，正方形試樣各邊實際分配的拉伸載荷為可實現加載比例為1:1的等軸雙向拉伸加載試驗；步驟6、根據不同試樣材料設置加載速率，進行雙軸拉伸測試，通過應變片及應變儀或光學測量系統測量應變或變形。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、裝置構造簡單，便于加工及維護，能夠方便的完成試驗任務；

2、試樣形狀加工容易，不需要特殊的加工形狀；

3、能夠在萬能試驗機上實現雙軸拉伸加載試驗，試驗成本較低；

4、載荷分配均勻，具有足夠的等雙軸拉伸加載精度。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明的正視圖和側視圖；

圖3為本發明工作時試樣的載荷分配示意圖；

圖中各標號名稱：1、夾持端，2、加載臂，3、螺栓孔。

具體實施方式

下面結合附圖，通過實施例的方式，對本發明進行詳細說明：

實施例

一種用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置，其結構如圖1、圖2所示，該裝置由上下兩個完全一樣的Y型拉伸夾頭構成；每個Y型拉伸夾頭均由一個夾持端1和兩個加載臂2組成；兩個加載臂呈直角，夾持端位于該直角平分線上；每個加載臂2具有一個長條形槽口，長條形槽口將該加載臂2分割成前、后兩個加載支臂；加載支臂均勻設置螺栓孔3；

上述兩個Y型拉伸夾頭呈對開口對稱布置，形成正方形閉合空間。

用于材料雙軸拉伸試驗的加載裝置的加載方法，其特征在于包括以下過程：

步驟1、將試樣切割成正方形板樣試件，四周伸出用于夾持的凸出部分，在該突出部分粘貼好加強片；

步驟2、按加載裝置螺栓孔3的布置在正方形板樣試件的凸出部分打孔；

步驟3、將正方形板樣試件與上下兩個Y型拉伸夾頭通過螺栓連接起來；