[發(fā)明專利]復(fù)合材料低溫性能測試夾具組件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710406301.8
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107228795A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭津洋;馬凱;吳英哲;徐平;丁會明;陸群杰;徐淮建;江城偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司33212
• 代理人: 周世駿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測試設(shè)備，特別涉及用于低溫環(huán)境下復(fù)合材料的拉伸和疲勞試驗的夾具組件。

背景技術(shù)

纖維增強復(fù)合材料以其優(yōu)異的比強度、比剛度以及良好的熱阻性，在低溫領(lǐng)域(如低溫承壓容器、低溫環(huán)境支撐件、超導(dǎo)設(shè)備等)具有巨大的應(yīng)用前景和潛力。復(fù)合材料在低溫下的力學(xué)性能參數(shù)與常溫下相比會發(fā)生變化，這主要是由于在低溫下基體變脆、基體與纖維的熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致的界面熱應(yīng)力等因素造成的，然而在現(xiàn)階段，由于低溫試驗設(shè)備的復(fù)雜性等因素，復(fù)合材料的低溫力學(xué)性能參數(shù)還很少，這嚴(yán)重制約了復(fù)合材料在低溫下的應(yīng)用。

利用常溫夾具對復(fù)合材料在低溫下進行拉伸和疲勞試驗，常常會發(fā)生復(fù)合材料打滑的現(xiàn)象，導(dǎo)致試驗無法進行。但是，在進行復(fù)合材料拉伸或者疲勞試驗時，不能在其夾持段開孔，否則會造成開孔段首先發(fā)生破壞。同時，由于復(fù)合材料特殊的結(jié)構(gòu)形式，也不能在夾持段設(shè)置螺紋結(jié)構(gòu)。這些使得復(fù)合材料的夾持成為一個難題。

雖然專利CN 102841011 A提出了用于測試?yán)w維增強復(fù)合材料低溫力學(xué)拉伸性能的測試夾具，但是其存在兩個問題：1、復(fù)合材料的初始夾緊力太小，無強制夾緊裝置，很可能在初始拉伸時試樣就發(fā)生打滑；2、兩個夾持滑塊不能實現(xiàn)同時運動，這使得兩個滑塊的齒尖不能保證水平對齊，在復(fù)合材料夾持段會產(chǎn)生很大的切應(yīng)力，很可能使得夾持段首先發(fā)生破壞。專利CN 104020043 A設(shè)計了另外一種復(fù)合材料低溫力學(xué)性能測試夾具，但是其結(jié)構(gòu)不緊湊，難以應(yīng)用到常見的疲勞試驗裝置上，且缺乏自緊裝置，夾緊力主要為螺栓力。

目前，國內(nèi)外尚未見述相關(guān)試驗夾具對上述問題給出較好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)實驗夾具應(yīng)用于復(fù)合材料低溫力學(xué)實驗時出現(xiàn)的試樣打滑的問題，提出一種復(fù)合材料低溫性能測試夾具。

為解決問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

提供一種用于復(fù)合材料低溫性能測試的夾具組件，包括兩個用于夾持試樣的夾具；所述夾具結(jié)構(gòu)相同，均包括：用于夾持試樣的夾持滑塊、用于傳動豎直位移的從動滑塊、用于傳動水平位移的過渡滑塊、用于產(chǎn)生制動力的制動螺栓，以及用于強制夾緊試樣的強制夾緊螺栓；其中，

夾具的一端開設(shè)用于連接試驗機的螺桿沉孔，另一端設(shè)置開口狀的U型通孔；U型通孔的兩側(cè)內(nèi)壁相對傾斜形成夾角，使開口端距離小于底部橫向尺寸，且兩側(cè)內(nèi)壁上分別開設(shè)導(dǎo)向槽；在U型通孔的內(nèi)部空間設(shè)置兩個楔形的夾持滑塊和一個T形的從動滑塊；夾持滑塊一側(cè)的垂直面上設(shè)齒牙，另一側(cè)的斜面上設(shè)凸塊；兩個夾持滑塊的齒牙面相對布置，其凸塊分別嵌于U型通孔的導(dǎo)向槽中，使斜面與U型通孔內(nèi)壁相接；夾具的兩側(cè)分別開設(shè)螺紋通孔，強制夾緊螺栓通過螺紋通孔伸至U型通孔內(nèi)壁的導(dǎo)向槽，并與夾持滑塊相接；

所述T形的從動滑塊位于夾持滑塊與U型通孔底部之間，具有頂端為光滑斜面的凸起部位，凸起部位伸入至U型通孔底部的沉孔中；在該沉孔中還有一個過渡滑塊，過渡滑塊具有與從動滑塊匹配的光滑斜面以形成摩擦副；制動螺栓通過夾具上的螺紋通孔與過渡滑塊相接。

本發(fā)明中，從動滑塊與沉孔相對的底端由三個面組成，中間為水平面，兩側(cè)為斜面，斜面的傾斜角與U型通孔內(nèi)壁傾斜角之和為90°；在從動滑塊的斜面上開設(shè)導(dǎo)向槽，夾持滑塊的頂端設(shè)凸塊，凸塊嵌入至從動滑塊的導(dǎo)向槽中。

本發(fā)明中，所述夾持滑塊的垂直面與斜面之間的夾角為12°；垂直面上齒牙的上傾角為45°，向下傾角為0°。

本發(fā)明中，所述沉孔的底面等分為兩半，與過渡滑塊接觸的一半比與從動滑塊接觸的一半深1-3mm；沉孔的結(jié)構(gòu)只允許過渡滑塊作水平移動，從動滑塊作豎直移動。

本發(fā)明中，從動滑塊與沉孔的底面之間有3mm的間隙，過渡滑塊與矩形孔的側(cè)面有3mm的間隙。

本發(fā)明中，所述強制夾緊螺栓共有四個，在夾具兩側(cè)各布置兩個。

本發(fā)明中，所述沉孔為方沉孔。

本發(fā)明中，所述U型通孔的傾斜角，即內(nèi)壁與水平面之間的夾角為78°。

本發(fā)明中，所述從動滑塊和過渡滑塊接觸的斜面與水平面之間的夾角為30°～60°。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、適用于纖維增強復(fù)合材料試樣的低溫拉伸和拉拉疲勞力學(xué)測試；

2、能夠保證復(fù)合材料在低溫下受拉不打滑，試樣夾持段不受破壞；

3、在實驗過程中，隨著試驗拉力的增大，夾具齒牙上的阻力越大，夾緊力越大，進一步保證了夾緊的效果。

附圖說明