[實用新型]用于材料雙軸壓縮試驗的加載裝置

有效

• 申請號: 201420589703.8
• 申請日: 2014-10-11
• 公開（公告）號: CN204202982U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 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

本實用新型涉及一種用于材料雙軸壓縮試驗的加載裝置，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，如實用新型專利“一種用于材料雙向加載試驗的試驗裝置”(授權號CN102353578B)，但該裝置只能實現雙軸拉伸加載，且各類連接結構較多，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。

實用新型內容

本實用新型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壓縮試驗的加載裝置。

本實用新型的目的可以通過以下技術方案實現：

一種用于材料雙軸壓縮試驗的加載裝置，其特征在于：該裝置由上Y型壓縮裝置和下Y型壓縮裝置構成。其中上Y型壓縮裝置由第一加載臂、第二加載臂和頂部夾持端組成，其中第一加載臂、第二加載臂之間成直角，頂部夾持端位于該直角的平分線上；上述第一加載臂由前到后開有若干相互平行的導向槽，該導向槽將第一加載臂分成若干加載臂分支；上述第二加載臂由前到后開有若干相互平行的導向槽，該導向槽將第二加載臂分成若干加載臂分支；其中下Y型壓縮裝置由第三加載臂、第四加載臂和底部夾持端組成，其中第三加載臂、第四加載臂之間成直角，底部夾持端位于該直角的平分線上；上述第三加載臂由前到后開有若干相互平行的導向槽，該導向槽將第三加載臂分成若干加載臂分支；上述第四加載臂由前到后開有若干相互平行的導向槽，該導向槽將第四加載臂分成若干加載臂分支；上述上Y型壓縮裝置的第一加載臂和下Y型壓縮裝置的第三加載臂通過導向槽、加載臂分支彼此交錯配合；上述上Y型壓縮裝置的第二加載臂和下Y型壓縮裝置的第四加載臂通過導向槽、加載臂分支彼此交錯配合。

用于材料雙軸壓縮試驗的加載裝置的雙軸加載方法，其特征在于包括以下過程：步驟1、通過頂部夾持端和底部夾持端安裝在萬能試驗機上，調節好對心位置；步驟2、將切割好的正方形板樣試件放入上Y型壓縮裝置和下Y型壓縮裝置之間；步驟3、操作試驗機調節上Y型壓縮裝置和下Y型壓縮裝置間隙，使正方形板樣試件處于微壓縮狀態；利用等角度載荷分配原理，裝置上下載荷為F，通過直角等腰三角形的壓頭結構，則正方形試樣各邊實際分配的壓縮載荷為該裝置可實現加載比例為1:1的等軸雙向壓縮加載試驗，載荷分配均勻；步驟4、根據不同試樣材料設置加載速率，進行雙軸壓縮測試，通過應變片及應變儀或光學測量系統測量應變或變形。

上述導向槽的根部具有半圓角過渡結構。該過渡結構加工方便，同時可減小加載時裝置本身的應力集中。

上述第一加載臂、第二加載臂、第三加載臂、第四加載臂的最前側和最后側加載臂分支的高度高于內側加載臂分支高度，即形成凸起擋板結構。該凸起擋板結構起到防止試樣滑落或試樣破壞時碎屑脫落的作用。

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：

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壓縮加載試驗，試驗成本較低；

4、載荷分配均勻，具有足夠的等雙軸壓縮加載精度。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型的正視圖和側視圖；

圖3為本實用新型上壓頭的結構示意圖；

圖4為本實用新型下壓頭的結構示意圖；

圖5為本實用新型工作時試樣的載荷分配示意圖；