[發明專利]任意角度下復合拉/壓剪的測試裝置及使用方法

有效

• 申請號: 201910532575.0
• 申請日: 2019-06-19
• 公開（公告）號: CN110320102B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 邱吉;樹學峰;金濤;肖革勝;蘇步云
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發明屬于材料復雜加載測試領域，具體是一種測試任意角度復合拉剪與復合壓剪下材料力學性能的裝置及使用方法。解決了可同時實現任意角度的復合拉剪與復合壓剪的問題。包括兩個半圓盤以及用于連接試驗機與半圓盤的連接頭，半圓盤外環側設置弧形凹槽，連接頭內部對稱設置弧形凸槽，連接頭表面設置兩個定位螺孔，連接頭的弧形凸槽與半圓盤的弧形凹槽榫卯連接，兩個定位螺孔內設置定位螺栓，所述的兩個半圓盤的中部位置設置有相互對稱的型腔，型腔內安裝連接測試試樣。本發明實現了與普通萬能材料試驗機的裝配，裝配精確，使用簡單，安全可靠，成本低廉。而且可同時實現任意角度的復合拉剪與復合壓剪加載，進而拓展了普通萬能材料試驗機的測試范圍。

技術領域

本發明屬于材料復雜加載測試領域，具體是一種測試任意角度復合拉剪與復合壓剪下材料力學性能的裝置及使用方法。

背景技術

眾所周知，工程材料在服役過程中經常處于復雜的應力狀態，復雜載荷下材料的力學性質與簡單載荷下的力學性質有著顯著的差異。目前常用的通用力學測試系統只能測定材料在單軸加載下的力學性能，而無法捕獲復雜應力狀態下材料的力學特性。現有技術中，涉及復合加載裝置均為單一的壓剪或拉剪裝置，并且只能實現特定角度的復合加載。因此，提供一種可同時實現任意角度的復合拉剪與復合壓剪的裝置成為本領域技術人員亟須解決的問題。

發明內容

本發明為了解決可同時實現任意角度的復合拉剪與復合壓剪的問題，提供一種測試任意角度復合拉剪與復合壓剪下材料力學性能的裝置。

本發明采取以下技術方案：一種測試任意角度復合拉剪與復合壓剪下材料力學性能的裝置，包括兩個半圓盤以及用于連接試驗機與半圓盤的連接頭，半圓盤外環側設置弧形凹槽，連接頭內部對稱設置弧形凸槽，連接頭表面設置兩個定位螺孔，連接頭的弧形凸槽與半圓盤的弧形凹槽榫卯連接，兩個定位螺孔內設置定位螺栓，所述的兩個半圓盤的中部位置設置有相互對稱的型腔，型腔內安裝連接測試試樣。

進一步的，測試試樣包括兩個用于與型腔連接的連接端，兩個連接端之間為試樣，連接端上設置有螺孔I，連接端的上下兩側分別放置有墊塊，墊塊上設置有與螺孔I對應的螺孔II，墊塊外側設置有墊片，墊片中部設置有與螺孔II對應的螺孔III，墊片兩翼設置有用于與半圓盤連接的螺孔IV，半圓盤上設置有與螺孔IV對應的螺孔V，螺孔I、螺孔II和螺孔III內設置有高強螺栓I，螺孔IV和螺孔V內設置有高強螺栓II。

進一步的連接頭可以在半圓盤上0到90度的范圍內任意滑動，進而使試樣標距段實現所有的復合拉剪和復合壓剪應力狀態，以及拉伸、壓縮、剪切的應力狀態。

一種測試任意角度復合拉剪與復合壓剪下材料力學性能的裝置，包括以下步驟，

S100-將待測試樣300放置在兩個半圓盤的型腔203內，然后在試樣300正反兩側相應放置墊塊400和墊片500，通過高強螺栓I602和高強螺栓II603將試樣300、墊塊400、墊片500和半圓盤200固定為一個整體；

S200-將連接頭100滑入半圓盤200的弧形凹槽201，當兩個連接頭100中心軸線和試樣300中心軸線重合時可實現拉伸或壓縮的應力狀態；當夾角為90度時可實現剪切的應力狀態；當夾角介于0到90度之間時，可實現復合拉剪或復合壓剪的應力狀態；

S300-將定位螺栓601插入連接頭的定位螺孔102中，以便固定連接頭100和半圓盤200的相對位置；

S400-將連接頭100和萬能材料試驗機相連，然后施加拉伸或壓縮載荷。

作業時，兩個半圓盤通過兩個連接頭與試驗機的上下夾頭相連，每個連接頭分別設置兩個定位螺孔。將連接頭與試驗機相連之前，調整好連接頭與半圓盤的相對位置，在連接頭的定位螺孔中插入螺栓進行固定避免連接頭和半圓盤的相對滑動。