[發明專利]用于碳纖維復合材料性能測試的多軸試驗機及試驗方法

有效

• 申請號: 202110127553.3
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112748000B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 常宗瑜;王書杰;田愛琴;王修遠;周志鵬
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 楊秉利

1.一種用于碳纖維復合材料機械性能測試的多軸試驗機，其特征在于，包括具有移動平臺的Stewart并聯機構、門式立架、兩個對心夾緊裝置，每個對心夾緊裝置上各設置一試樣夾頭，所述門式立架包括底部的底座、底座上豎直設置的兩根立柱、連接兩根立柱上端的上梁及T型移動架，T型移動架包括橫向連接臂和縱向伸出臂，所述橫向連接臂的兩端分別活套在兩根所述立柱上，并用連接件緊固定位；所述Stewart并聯機構安裝于所述底座上，一個所述對心夾緊裝置安裝于所述Stewart并聯機構的移動平臺上，隨所述移動平臺在三維空間移動，另一個所述對心夾緊裝置安裝于所述T型移動架的縱向伸出臂上，隨所述T型移動架上下移動；所述的對心夾緊裝置包括水平導軌、螺桿、滑塊、V型卡爪及定位螺栓，兩個所述滑塊對稱安裝在所述水平導軌的兩端，所述螺桿兩端的螺紋旋轉方向相反，所述螺桿穿在兩個所述滑塊上的螺孔中，所述螺桿的一端設置有手柄；兩個所述V型卡爪開口相對分別安裝在兩個所述滑塊內側；在所述水平導軌的兩側分別設置有安裝板，兩個所述對心夾緊裝置通過安裝板分別固定在所述Stewart并聯機構的移動平臺上及所述T型移動架的縱向伸出臂上；在所述的水平導軌上設置有分離式軸套，所述分離式軸套位于兩個所述滑塊之間，并用定位螺栓固定在水平導軌上，兩個所述滑塊之間的所述螺桿安裝在分離式軸套中；所述的試樣夾頭包括L型夾緊板、夾緊螺栓及契塊，兩個所述L型夾緊板的立板背面相對設置，其中一個L型夾緊板的立板上設置有通孔，另一個L型夾緊板的立板上設置有與所述通孔對應的螺孔，所述夾緊螺栓穿過所述通孔并擰入所述螺孔中；在所述L型夾緊板4.1的中間部位設有凹槽，所述契塊鑲嵌在所述凹槽中，且表面略突出于所述凹槽，所述的契塊的外露表面為鋸齒面；L型夾緊板的底板端部設置有與所述V型卡爪的V型槽匹配的凸起，所述L型夾緊板通過所述凸起安裝在所述V型卡爪的V型槽內；所述的Stewart并聯機構包括靜平臺、6個作動器、球鉸、力傳感器、移動平臺以及控制器，所述靜平臺為正三角形，在所述靜平臺的三個角上各設置有螺孔，6個作動器的底端和頂端各設置有球鉸，所述作動器的底端每兩個為一組固定在所述靜平臺的三個角上；6個作動器的頂端各連接一力傳感器，6個力傳感器均勻分布、固定在移動平臺底面的同一圓周上，所述Stewart并聯機構的靜平臺固定在門式立架的底座上；所述的作動器由液壓缸構成，液壓缸的油路轉換閥連接到Stewart并聯機構的控制器，Stewart并聯機構在初始位置狀態，6條所述作動器的長度相等，所述移動平臺處于水平位置。

2.根據權利要求1所述的用于碳纖維復合材料機械性能測試的多軸試驗機，其特征在于，所述的連接件包括調整螺柱和定位螺母，所述上梁中間豎向設置中心孔，所述調整螺柱的下端安裝在所述T型移動架上，所述調整螺柱的上端穿過所述上梁的中心孔，并用所述定位螺母緊固定位。

3.一種如權利要求1或2所述的用于碳纖維復合材料機械性能測試的多軸試驗機的試驗方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：將試件的兩端分別置于上下兩個試樣夾頭的契塊之間，擰緊夾緊螺栓將試件夾牢牢地固定住，并將應變片粘接在兩個試樣夾頭之間未被夾住的試件上；

步驟二：將Stewart并聯機構的位置調到初始位置：6條作動器長度相等，保證移動平臺處于水平位置；然后，通過門式立架上的調整螺柱將T型移動架的位置調高；把帶有試件的一個試樣夾頭安裝到移動平臺上的對心夾緊裝置上，并通過轉動手柄，使滑塊向中間移動，將試樣夾頭牢牢地固定在移動平臺上的對心夾緊裝置上；

步驟三：將T型移動架向下調整到合適的位置，擰緊定位螺母將T型移動架固定；把帶有試件的另一個試樣夾頭安裝到T型移動架上的對心夾緊裝置上，并通過轉動手柄，將試樣夾頭牢牢地固定住；然后，再次調整T型移動架的高度，使試件處于基本拉直但未受拉力的狀態；

步驟四：將應變片的輸出端連接到Stewart并聯機構的控制器，通過Stewart并聯機構的控制器對試件進行單軸或多軸加載；

步驟五：根據6個力傳感器測得的數據，計算得出試件在試驗過程中受到的載荷，根據應變測試模塊得到試驗過程中試件的應變。