[發明專利]適用于板狀復合材料拉壓疲勞損傷演化試驗的防屈曲裝置

在審

• 申請號: 202011569647.8
• 申請日: 2020-12-26
• 公開（公告）號: CN112557176A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 黃金釗;果立成;張莉;孫新楊;李志興;逯浩;宗慶松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04;G01N3/32
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種適用于板狀復合材料拉壓疲勞損傷演化試驗的防屈曲裝置，其特征在于所述防屈曲裝置包括防屈曲鋼板、連接螺栓、背側支撐彈簧、耐磨光滑薄膜、觀測窗口、連接螺栓孔，其中：

所述防屈曲鋼板包括上防屈曲鋼板和下防屈曲鋼板；

所述上防屈曲鋼板和下防屈曲鋼板的中心開有觀測窗口，上防屈曲鋼板和下防屈曲鋼板的左右兩側開有貫穿防屈曲鋼板的連接螺栓孔；

所述上防屈曲鋼板和下防屈曲鋼板之間夾持試樣件；

所述耐磨光滑薄膜夾設于防屈曲鋼板與試樣件之間；

所述耐磨光滑薄膜的開口位置及尺寸與防屈曲鋼板上的觀測窗口一致；

所述連接螺栓沿厚度方向穿過連接螺栓孔、背側支撐彈簧以及墊片，將上防屈曲鋼板、試樣件和下防屈曲鋼板連接起來。

2.根據權利要求1所述的適用于板狀復合材料拉壓疲勞損傷演化試驗的防屈曲裝置，其特征在于所述觀測窗口為三個，分別位于防屈曲鋼板的上、中、下三個部位。

3.根據權利要求1所述的適用于板狀復合材料拉壓疲勞損傷演化試驗的防屈曲裝置，其特征在于所述連接螺栓孔為六個，左右兩側各三個。

4.根據權利要求1所述的適用于板狀復合材料拉壓疲勞損傷演化試驗的防屈曲裝置，其特征在于耐磨光滑薄膜由特氟龍膠帶制成。

5.一種利用權利要求1-4任一項所述防屈曲裝置進行拉壓疲勞損傷演化試驗的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟：

（1）選取一板狀拉壓疲勞試驗件作為防屈曲裝置調試試驗件，在該試驗件與觀測窗口相對應的位置噴涂DIC散斑，以供應變測量；

（2）根據防屈曲鋼板的形狀及觀測窗口的大小及位置，裁剪耐磨光滑薄膜；

（3）在調試試驗件與防屈曲鋼板接觸處粘貼耐磨光滑薄膜；

（4）用兩塊防屈曲鋼板夾持調試試驗件，并將連接螺栓穿過連接螺栓孔；

（5）將背側支撐彈簧以及墊片分別穿在連接螺栓上，然后在連接螺栓上擰緊螺母，初步給予調試試驗件較小的夾持力；

（6）將調試試驗件連同防屈曲裝置一起安裝在試驗機夾頭上；

（7）對數字圖像相關應變測試系統進行標定；

（8）通過位移控制對試驗件施加準靜態壓縮載荷，加載同時測量觀測窗口位置處調試試驗件的縱向應變，當應變發生明顯差別時停止加載，并卸載，說明此時出現屈曲；

（9）通過調節連接螺栓的螺母，增加背側支撐彈簧的壓縮變形，以加大夾持力；

（10）重復步驟（8）、步驟（9），逐步調節背側支撐彈簧的變形量，直至實現在預定壓縮疲勞載荷前不會出現材料屈曲，即在預定壓縮疲勞載荷之前，觀測窗口位置處材料的縱向應變基本保持一致，此時的背側彈簧的變形量為正式拉壓疲勞試驗過程中真正需要施加的變形量，并通過螺母在連接螺栓上的位置記錄此刻的狀態；

（11）取下調試試驗件，拆除防屈曲裝置，并按照步驟（2）至步驟（5）安裝正式拉壓疲勞試驗件；

（12）根據步驟（7）至（10）中所測得的正式試驗所需彈簧變形量調節螺母在連接螺栓上的位置；

（13）安裝并連接疲勞引伸計；

（14）將正式拉壓疲勞試驗件及防屈曲裝置一同安裝在疲勞試驗機夾頭內部，夾緊試驗機夾塊；

（15）為獲取疲勞過程中損傷位置，在正式拉壓疲勞試驗件正面前方架設紅外熱像儀，測量疲勞試驗過程中正式拉壓疲勞試驗件表面的溫度場；

（16）設置預定的拉壓疲勞載荷及其他試驗參數，啟動試驗程序及觀測程序，開始試驗，并同時開啟應變測量以及紅外熱成像儀的溫度測量；

（17）為獲取被測板狀復合材料在拉壓疲勞載荷下的損傷演化規律，分別將正式拉壓疲勞試驗件疲勞加載至不同階段后停止，取下正式拉壓疲勞試驗件；

（18）取正式拉壓疲勞試驗件溫度集中區域作為損傷觀測區域，通過同步輻射CT檢測，獲取不同循環周次后材料內部的損傷形式；

（19）通過分析損傷檢測結果，獲得板狀復合材料在拉壓疲勞載荷下的疲勞損傷演化規律。