[發(fā)明專利]一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具及其應(yīng)力應(yīng)變計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811228713.8
• 申請日: 2018-10-22
• 公開（公告）號: CN109342220A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 平學(xué)成;吳兆麗;趙騁飛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/04
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 劉玲

本發(fā)明涉及一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具，其特征在于：第一夾具包括L型第一底板與L型第一底板螺栓連接的矩形第一頂板，第二夾具包括L型第二底板及與L型第二底板螺栓連接的矩形第二頂板，L型第一底板、矩形第一頂板、L型第二底板及矩形第二頂板上均對應(yīng)設(shè)置有六角螺栓安裝孔。本發(fā)明還涉及一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具及其應(yīng)力應(yīng)變計算方法，包括以下步驟：1)根據(jù)試驗(yàn)要求，確定剪切試驗(yàn)件的厚度、槽口寬度及六角螺栓安裝孔直徑；2)通過計算分析試驗(yàn)件剪切處所受的應(yīng)力；3)通過計算分析試驗(yàn)件剪切處所受的應(yīng)變及剪切模量。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便且有效防止剪切試樣在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)滑移。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料屬性實(shí)驗(yàn)測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及應(yīng)力應(yīng)變剪切夾具，特別涉及一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具及其應(yīng)力應(yīng)變計算方法。

背景技術(shù)

剪切強(qiáng)度與剪切模量是衡量復(fù)合材料強(qiáng)度的重要因素，目前對于復(fù)合材料縱向和橫向的力學(xué)性能測試比較簡單，試樣容易制備，試驗(yàn)結(jié)果重復(fù)性良好，但進(jìn)行面內(nèi)剪切實(shí)驗(yàn)是困難的。其難點(diǎn)主要存在以下3個方面：(1)純剪切應(yīng)力場的產(chǎn)生非常困難。(2)一般復(fù)合材料面內(nèi)剪切力學(xué)響應(yīng)都存在嚴(yán)重非線性。(3)可能出現(xiàn)的剪切失穩(wěn)增加了剪切強(qiáng)度測試的難度。

通過對公開專利文獻(xiàn)的檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇與本專利申請相似的中國公開專利文獻(xiàn)：

(1)名稱為一種剪切夾具，公告號為CN108267364A。該公開專利文獻(xiàn)包括下夾板、上夾板、定位件、第一固定板和第二固定板。本公開專利的上夾板與下夾板之間設(shè)置了容納槽，約束了試驗(yàn)件的尺寸，適用范圍有限。

(2)名稱為一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具，公告號為CN107179238A。該公開專利文獻(xiàn)包括用于固定在試驗(yàn)機(jī)上的固定連接平臺，固定連接平臺通過夾具位置調(diào)整螺栓連接夾具底座。本公開專利的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換試驗(yàn)件操作繁瑣，同時對不同型號的試驗(yàn)機(jī)適配性差且加工成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便且有效防止剪切試樣在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)滑移的剪切實(shí)驗(yàn)夾具及其應(yīng)力應(yīng)變計算方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種剪切實(shí)驗(yàn)夾具，其特征在于：包括第一夾具、第二夾具及安裝在第一夾具與第二夾具之間的剪切試驗(yàn)件，所述第一夾具包括L型第一底板與L型第一底板螺栓連接的矩形第一頂板，所述第二夾具包括L型第二底板及與L型第二底板螺栓連接的矩形第二頂板，所述L型第一底板、矩形第一頂板、L型第二底板及矩形第二頂板上均對應(yīng)設(shè)置有六角螺栓安裝孔，所述剪切試驗(yàn)件放置在所述第一夾具與第二夾具之間并通過穿裝在六角螺栓安裝孔內(nèi)的六角螺栓固定。

而且，所述L型第一底板、矩形第一頂板、L型第二底板及矩形第二頂板上螺栓穿裝孔的個數(shù)為2～4個。

而且，所述L型第一底板、矩形第一頂板、L型第二底板及矩形第二頂板的內(nèi)表面均設(shè)置有滾刀網(wǎng)紋。

一種剪切實(shí)驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)根據(jù)試驗(yàn)要求，確定剪切試驗(yàn)件的厚度H、槽口寬度L及六角螺栓安裝孔直徑D；

2)通過計算分析試驗(yàn)件剪切處所受的應(yīng)力：以剪切面n-n為基準(zhǔn)，將剪切試驗(yàn)件分成兩部分，取其中一部分為研究對象，n-n截面上的內(nèi)力FS與n-n截面相切，稱為剪力。由平衡方程容易求得：F_S＝F，假設(shè)在剪切面上的應(yīng)力是均勻分布的，則相應(yīng)的切應(yīng)力τ＝F_S/HL；

3)通過計算分析試驗(yàn)件剪切處所受的應(yīng)變及剪切模量：在剪切試驗(yàn)件上貼應(yīng)變片，并將應(yīng)變儀連接制剪切試驗(yàn)件，根據(jù)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)計算剪切試驗(yàn)件的應(yīng)變γ及剪切模量G：

γ＝|ε₁|+|ε₂|

G＝Δτ/Δγ