[發明專利]一種用于熱塑性復合材料薄板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置

有效

• 申請號: 202010987182.1
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112179791B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 陸陶冶;陳秀華;楊亞雄
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N3/30
• 分類號: G01N3/30;G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種用于熱塑性復合材料薄板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置，包括上、下分離且對稱設置的兩個相同結構的試件夾取部，每一個所述試件夾取部包括底座(2)，分別設于底座(2)兩端的聯接件(1)和擋板部，所述擋板部夾取熱塑性復合材料試件，兩個試件夾取部的聯接件(1)在實際操作時以頂部聯接件和底部聯接件的形式與萬能試驗機聯接。與現有技術相比，本發明具有防止試件壓縮時發生屈曲，保證不改變試件沖擊后留下的損傷區域，降低防屈曲板對試驗結果的影響、降低試驗成本等優點。

技術領域

本發明涉及復合材料壓縮試驗技術領域，尤其是涉及一種用于熱塑性復合材料薄板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置。

背景技術

復合材料因其較高的比強度和比剛度，在航空領域的應用日漸廣泛。但傳統的熱固性復合材料在受到沖擊載荷后，材料強度下降明顯，因此近些年，熱塑性復合材料因其較好的抗沖擊性備受關注。

復合材料的抗沖擊性可以通過材料受到沖擊后剩余壓縮強度試驗測得。而目前傳統的復合材料沖后壓試驗方法(如：ASTM D7137)是針對厚度為4到6毫米的熱固性復合材料層壓板設計的，當運用到較薄的熱塑性復合材料層壓板的沖后壓試驗時，常常會出現試驗件在上自由端(非沖擊損傷區域)先發生屈曲破壞的現象，導致材料的沖擊后剩余壓縮強度無法得到。分析原因如下：

1、相比于熱固性復合材料，熱塑性復合材料具有更高的壓縮強度，且其抗沖擊性較好。因此，當材料的沖擊損傷較小時，其壓縮強度下降的并不多，可能依然高于層壓板的某階屈曲載荷，那么在該材料的沖后壓試驗中，就極易提前發生屈曲破壞而不是壓縮破壞。

2、在航空材料的運用領域，減重一直是一個重要的目標，因此航空器上的復合材料層壓板一般都以較薄的形式(1.5-2mm)出現，這也就意味著按照傳統的沖后壓試驗要求得到的材料沖擊后剩余壓縮強度值在實際結構中是不可用的(因沖后壓的損傷模式與材料的厚度有很強的相關性)。

以上兩個原因導致了傳統的沖擊后壓縮試驗方法無法得到實際想要的材料強度值，因此需要重新設計試驗設備。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于熱塑性復合材料薄板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置，該試驗裝置能夠在不改變試驗件沖擊后損傷表面的情況下，防止試驗過程中提早出現屈曲破壞并得到所需的沖擊后剩余壓縮強度。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于熱塑性復合材料薄板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置，該裝置可運用至較薄的熱塑性復合材料層壓板沖擊后壓縮試驗的試驗裝置，并可結合在實驗室常見的萬能試驗機使用。該試驗裝置采用上下分離并完全相同的對稱設置的兩部分，每一部分包括底座，分別設于底座兩端的聯接件和擋板部，所述擋板部夾取熱塑性復合材料試件，兩個試件夾取部的聯接件在實際操作時以頂部聯接件和底部聯接件的形式與萬能試驗機聯接。

所述擋板部包括可拆卸連接在底座上的側基座、用以對限制熱塑性復合材料試件面外位移的防屈曲板以及與所述側基座可拆卸連接的用以夾緊熱塑性復合材料試件的內側擋板，兩個側基座對稱設于底座的兩側，兩塊所述防屈曲板設于底座中央，并分別設于底座的前端、后端。

所述防屈曲板包括水平連接板及設于水平連接板上的兩塊留有間距的垂直接觸板，兩塊垂直接觸板對應的表面為圓弧面，兩塊垂直接觸板對應的表面夾住熱塑性復合材料試件，并與熱塑性復合材料試件實現線接觸。

所述底座上設有凸起安裝板，所述凸起安裝板上設有第一螺紋定位孔，所述水平連接板上設有第一圓形預制凹槽，螺釘通過第一螺紋定位孔頂在第一圓形預制凹槽上實現防屈曲板的移動，直至兩塊防屈曲板夾住熱塑性復合材料試件。

所述側基座為L型板狀結構，所述側基座的水平板上設有用以固定在底座上的定位安裝孔，所述側基座的豎直板為向內凹進結構，該凹進板的兩側設有用以連接內側擋板，并將內側擋板安裝在豎直板內部的擋板安裝孔。