[發明專利]用于點陣夾芯復合材料薄板力學性能復合測試的實驗平臺及測試方法

有效

• 申請號: 201710793732.4
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107576567B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 李暉;黃天思;梁曉龍;張體南;姜偉;聞邦椿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/20
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明提供一種用于點陣夾芯復合材料薄板力學性能復合測試的實驗平臺及測試方法。該平臺包括通過螺栓組固定的夾具；用于進行拉伸試驗的拉伸模塊，包括動載物臺、靜載物臺及驅動動載物臺的電機與絲杠裝置；用于進行平壓試驗的平壓模塊，包括支撐試件的質量塊、連接質量塊的連接板、支撐試件的支撐裝置及驅動質量塊的電機與絲杠裝置；用于進行彎曲試驗的彎曲模塊；用于進行側壓試驗的側壓模塊。該裝置能夠實現一次性裝卡復合薄板，確保邊界條件不會改變，在同一位置測試兩種以上的力學性能試驗，節省實驗空間。

技術領域

本發明涉及疲勞試驗技術領域，具體涉及一種用于點陣夾芯復合材料薄板力學性能復合測試的實驗平臺及測試方法。

背景技術

點陣夾芯復合材料是一種新型材料，具有體積小、重量輕、強度高等特點，目前正在越來越多地應用于航空航天、海軍、兵器工業等領域。然而，由于復合材料結構具有的不均勻性和各向異性的特點，其力學性能表現出多種特征，且目前對于該特征的研究相對較少。同時，在承受彎曲載荷時，點陣夾芯復合材料結構表現出不同的失效形式。因此，對其進行平壓、拉伸、彎曲、剪切等基本力學性能實驗并進行科學評價具有重要的科學意義和工程應用價值。

對上述復材料及其薄板結構的力學性能測試，通常包括拉伸試驗、平壓試驗、彎曲試驗和剪切試驗等。要測量的參數有拉伸強度、剪切強度、壓縮極限、彎曲極限等。目前市面上存在多種力學性能測試裝置，最為常用的萬能疲勞試驗機。雖然目前的萬能疲勞試驗機可以滿足基本力學性能測試需求，但仍存在問題。例如，在CN 102721609 A、CN 1987404 A、CN 104007008 A等中國專利中申請公開了幾種萬能疲勞試驗機的結構，但是都無法在相同的邊界約束條件下進行所有力學性能實驗，且需要不斷地對測試的點陣夾芯復合材料薄板進行重新裝卡，較低了測試效率，也影響力學性能性能的測試精度(重新裝卡會嚴重改變復合薄板的邊界約束條件)。同時，由于每次裝卡都只能測試一種力學性能，其并不能科學地評價和測試兩種力學性能復合測試的情況，例如，其無法適用于復合材料薄板在承受一定的彎曲損傷后(需要先開展彎曲試驗)，又進行材料拉伸試驗的場合(而同時受到彎曲、拉伸或剪切載荷的作用，是復合材料板殼類構件經常遇到的實際工程場合)。

發明內容

針對現有技術存在的傳統萬能試驗機不能在同一位置進行所有實驗且浪費空間的問題。本發明提供一種用于點陣夾芯復合材料薄板力學性能復合測試的實驗平臺及測試方法。

本發明的技術方案是：

一種用于點陣夾芯復合材料薄板力學性能復合測試的實驗平臺，包括底座、旋轉臺、動載物臺、靜載物臺、夾具、滑動裝置、平壓模塊、側壓模塊、彎曲模塊和拉伸模塊，其中，夾具的兩個部分分別通過螺栓固定在動載物臺和靜載物臺上，滑動裝置通過螺栓固定在底座上；

其中，滑動裝置包括帶座軸承支撐座、軸承座支撐座、滑動模塊電機、滑動模塊絲杠、導軌、導軌固定座、絲杠固定座、滑塊與滑動模塊連接桿；帶座軸承支撐座上面與帶座軸承通過螺栓相連，軸承座支撐座與滾動軸承配合，并分別連接在左右的滑塊上，滑塊通過滑動模塊連接桿相連；滑動模塊電機、導軌固定座與絲杠固定座固定在底座上，且滑動模塊連接桿與滑動模塊絲杠相連；

平壓模塊包括平壓模塊絲杠、平壓模塊電機、減速器、聯軸器、平壓質量塊、連接板、支撐板、彈簧與支撐板下螺栓；平壓模塊絲杠通過聯軸器與減速器相連，該減速器可實現減速和換向兩個功能，同時減速器與底座通過螺栓固定并在水平方向上連接平壓模塊電機；平壓質量塊通過螺栓組與連接板連接，連接板后端與平壓模塊絲杠相連，并沿兩側立柱進行豎直方向的滑動；支撐板下部與旋轉臺相連，通過支撐板下螺栓的松緊配合彈簧控制支撐板的位置，實現對試件的支持；

側壓模塊包括渦輪軸、渦輪、蝸桿、帶座軸承、滾動軸承與手柄；渦輪軸上裝有滾動軸承并通過軸套固定，該滾動軸承與滑動裝置中滾動軸承支撐座配合；渦輪軸一端與旋轉臺一端重合，渦輪軸另一端為渦輪；渦輪與在其下方的蝸桿配合，且通過鎖緊螺母固定；蝸桿兩端與帶座軸承配合，并在其中一端裝有手柄，通過螺紋連接；