[實用新型]一種剪切測試裝置

有效

• 申請號: 201520072143.3
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN204630851U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 于國強;宋迎東;高希光;薛建剛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

在本實用新型涉及復合材料力學測試領域，特別是涉及到一種剪切測試裝置。

背景技術

復合材料具有高的比強度和比模量，因此是制造飛機結構的理想材料。復合材料的剪切性能是其重要的性能指標，是結構設計時的重要依據。因此，復合材料剪切性能測試的準確性與結構設計的可靠性直接相關。

目前，復合材料剪切性能測試方法主要有：薄壁圓管扭轉試驗、10°偏軸拉伸試驗、±45°偏軸拉伸試驗和Iosipescu（約賽佩斯庫）剪切試驗等。

薄壁圓管扭轉試驗將剪切載荷直接作用于復合材料，這種方法測得的剪切性能結果是理想的。但是由于薄壁圓管扭轉試驗件的加工制作難度大、成本高并且需要專門的測試加載設備，因此這種剪切測試方法的使用受到了限制。

10°偏軸拉伸試驗和±45°偏軸拉伸試驗采用普通的矩形拉伸試樣，試樣的結構簡單并且試驗時不需要專門的夾具。但是由于偏軸拉伸中存在拉剪耦合效應，試驗區域不是純剪切應力場，因此測試結果并不準確。同時，偏軸拉伸試驗件的尺寸較大，增加了批量試驗的成本。

如圖1、圖2所示，Iosipescu剪切試驗采用具有雙V形切口的板狀試驗件和一種名為“Wyoming”的試驗夾具。試驗研究與理論分析表明，該方法可以在試驗件兩V形切口之間的區域產生均勻的純剪切應力場。因此，使用這種方法可以較為準確的測得復合材料的剪切性能。同時，雙V形切口試驗件的尺寸較小，降低了復合材料剪切性能的測試成本。該方法所得測試結果的準確性依賴于“Wyoming”試驗夾具的可靠性。在復合材料V形切口剪切性能試驗標準ASTM?D5379中公開的剪切測試裝置只是在原理上滿足了Iosipescu剪切試驗的要求，在實際使用中發現這種剪切裝置存在著諸多不足，例如：難以保證試驗件的可靠對中并且裝置的對中速度較慢，裝置的裝夾操作也不方便等。有研究人員（Melin?L?N,?Neumeister?J?M.?Measuring?constitutive?shear?behavior?of?orthotropic?composites?and?evaluation?of?the?modified?Iosipescu?test[J].?Composite?Structures,?2006,76(1–2):106-115.）對ASTM?D5379標準建議的夾具進行了一定程度上的優化設計，期望解決試驗中存在的問題，但是其優化方案比較復雜。

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缺陷，提供一種可以保證剪切試驗件沿厚度方向和長度方向的精確對中并且試驗件的裝夾操作也非常方便的剪切測試裝置。本實用新型的剪切測試裝置結構簡單、操作方便。

為了解決上述技術問題，本發明提供的一種剪切測試裝置，包括夾具底座、導軌、活動夾具、固定夾具；所述固定夾具固定在夾具底座上；其特征在于：所導軌有兩個，縱向并排固定在夾具底座上，活動夾具的兩側設有對稱的凸臺，凸臺上開有與導軌相配合的通孔，活動夾具通過通孔套在導軌上；還包括中心對中塊、第一對中板、第二對中板、楔形塊、第一壓緊塊、第二壓緊塊、夾具調平板；所述中心對中塊頂部設有與試驗件V形缺口配合的凸起；所述第一對中板、第二對中板均為帶有突出臺階的六面體方塊；所述第一壓緊塊位于固定夾具上夾持面下方，第一壓緊塊通過第一夾緊螺栓與固定夾具上夾持面連接；所述第二壓緊塊位于活動夾具上夾持面下方，第二壓緊塊通過第二夾緊螺栓與活動夾具上夾持面連接。

作為改進，第一對中板、第二對中板、夾具調平板、中心對中塊均具有磁性。

作為改進，所述凸臺為兩對。

作為改進，所述導軌為圓柱形。

本發明的有益效果在于：

（1）本實用新型中使用了中心對中塊，改善了沿試驗件長度方向的對中性能并且不受試驗件長度的影響。

（2）本實用新型使用了磁性對中板，通過設計合適尺寸的對中板可以使剪切試驗件沿厚度方向對中。對于不同厚度的試驗件，更換相應合適尺寸的對中板即可完成沿試驗件沿厚度方向的對中，無需對剪切試驗裝置的主體部分進行修改，擴大了剪切測試裝置的使用范圍，降低了測試成本。同時，由于對中板具有磁性，可以直接吸附到固定夾具和活動夾具上對試驗件進行對中，無需對對中板進行額外的支撐，簡化了夾具的結構并使夾具的操作變得更方便。