[發(fā)明專利]一種用于板狀試樣的力學(xué)試驗(yàn)的專用夾具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110362525.X
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113203621B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康仁科;董志剛;蔣曉瑤;李春艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/04
• 分類號(hào): G01N3/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明提供一種用于板狀試樣的力學(xué)試驗(yàn)的專用夾具。本發(fā)明夾具包括夾具主體，夾具主體包括主體呈對(duì)稱設(shè)置的四個(gè)夾緊塊，調(diào)整時(shí)夾緊塊之間能夠相對(duì)位移，調(diào)整后夾緊塊與試件鎖緊為一體，同側(cè)的上、下夾緊塊之間通過(guò)縱向?qū)蛑鶎?dǎo)向，至少其中一側(cè)的上、下夾緊塊上開(kāi)設(shè)用于安裝橫向定位裝置的槽，該橫向定位裝置用于在第一狀態(tài)下對(duì)試件進(jìn)行橫向定位，該側(cè)上、下夾緊塊上均設(shè)有用于定位試件縱向位置的標(biāo)尺，上夾緊塊的頂端以及下夾緊塊的底端均為匹配試驗(yàn)機(jī)夾塊的預(yù)設(shè)形狀。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在一般的萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行一定范圍長(zhǎng)度、寬度、厚度的材料性能測(cè)試，擴(kuò)大了試樣尺寸的限定范圍，提高了試驗(yàn)時(shí)試樣的縱向和橫向?qū)χ芯龋岣吡嗽囼?yàn)數(shù)據(jù)的可信度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于板狀試樣的力學(xué)試驗(yàn)的專用夾具。

背景技術(shù)

在對(duì)金屬材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)，經(jīng)常需要將材料加工成不同形狀要求的試驗(yàn)件。比如將試驗(yàn)件加工成兩端寬，中心窄板狀試樣，或者是矩形帶中間缺孔的板材。在試驗(yàn)中要盡量保持試驗(yàn)試件與疲勞試驗(yàn)機(jī)的縱向和橫向?qū)χ校@樣可以保證得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有較大的參考價(jià)值，在試驗(yàn)時(shí)若是直接將試驗(yàn)材料直接夾持在疲勞試驗(yàn)機(jī)的兩端，很可能會(huì)對(duì)試驗(yàn)試件產(chǎn)生破壞，使試驗(yàn)時(shí)試件從夾持部位斷裂，造成試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效或者可信度不高。在金屬進(jìn)行拉伸試驗(yàn)或者拉-拉疲勞試驗(yàn)時(shí)，如果試件不能與試驗(yàn)機(jī)對(duì)中，所得到的結(jié)果可能會(huì)不能反應(yīng)材料真實(shí)力學(xué)性能的數(shù)據(jù)，影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度和精準(zhǔn)度。在金屬壓縮或者拉—壓疲勞或者壓—壓疲勞中，在試驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，國(guó)標(biāo)GB/T3075-2008給出了增加襯板，用來(lái)提高夾持力和增加夾持部位厚度的做法或者是增加一個(gè)板材試樣的抗屈曲的約束裝置，這兩種方法第一種需要針對(duì)每種試件制作加強(qiáng)襯板且不能重復(fù)利用，第二種方式會(huì)不可避免的將一定程度的壓縮力傳遞到抗屈曲約束裝置上，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)過(guò)一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量高于90％的無(wú)機(jī)高性能纖維，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料.由碳纖維制成的材料和結(jié)構(gòu)件，往往具有高強(qiáng)度(是鋼鐵的5倍)、出色的耐熱性(可以承受2000℃以上的高溫)、出色的抗熱沖擊性、比重小、高比強(qiáng)度、高比剛度、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、耐疲勞等一系列優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)常用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、制作火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、電磁屏蔽除電材料等。

在對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試時(shí)一般會(huì)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)將其加工成符合要求的試件形式，然后按照相關(guān)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸測(cè)試、壓縮測(cè)試和疲勞性能測(cè)試。現(xiàn)有的壓縮試驗(yàn)方法主要有：1.通過(guò)剪切作用將壓縮載荷引入到試驗(yàn)件的工作段；2.通過(guò)端部加載和側(cè)邊剪切組合的方式將壓縮載荷引入到試件的工作段。常用的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有ASTMD6486、GB/T 30968.4-2014，其采用液壓夾持加載和端部加載，由于其夾持方式相對(duì)特殊，若不能保證壓縮試件的對(duì)中精度，測(cè)試時(shí)試驗(yàn)件容易發(fā)生彎曲或者提前失穩(wěn)破壞，導(dǎo)致得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與真實(shí)值相差過(guò)大，不能夠真實(shí)的反應(yīng)碳纖維復(fù)合材料的壓縮性能，所以在進(jìn)行壓縮試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)材料進(jìn)行對(duì)中操作，并保證試件與試驗(yàn)機(jī)加載軸線重合。在進(jìn)行復(fù)合材料拉—壓疲勞試驗(yàn)或者壓—壓疲勞試驗(yàn)時(shí)若不采用防失穩(wěn)裝置會(huì)導(dǎo)致試件在疲勞試驗(yàn)時(shí)發(fā)生失穩(wěn)，導(dǎo)致疲勞壽命與真實(shí)值相差過(guò)大，而采用加強(qiáng)襯板每種規(guī)格試件都需加裝不同規(guī)格的襯板且不能重復(fù)利用，在試驗(yàn)機(jī)上裝夾時(shí)也不容易對(duì)中。

目前，國(guó)內(nèi)進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料試驗(yàn)時(shí)，為了保證對(duì)中精度，往往是采用人工劃線的方式。但是這種方式容易出現(xiàn)的問(wèn)題是1.不同試驗(yàn)人員在劃線時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，對(duì)試驗(yàn)人員的經(jīng)驗(yàn)要求較高；2.靠肉眼觀察夾具是否放置到位，是否對(duì)中，難以達(dá)到比較高的精確度。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種適用于金屬板狀試件和復(fù)合材料層合板力學(xué)性能測(cè)試的專用夾具及方法(包括拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、拉—拉疲勞、拉—壓疲勞)。本發(fā)明針對(duì)不同樣式的板狀試驗(yàn)件，可以有效的保證試驗(yàn)件夾持在疲勞試驗(yàn)機(jī)的正中間，在材料的壓縮試驗(yàn)和拉—壓疲勞以及壓—壓疲勞試驗(yàn)中起到輔助支撐的作用。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：