碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法
【專利摘要】本發明提供了一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法，所述夾具包括楔形夾塊、內部配合楔形夾塊而外部可以沿著導箱滑動的壓頭、用于安放所述楔形夾和所述壓頭的導箱、用于調整兩側間隙的墊片和厚度被設置為與被測試件的標距相等的U形開口量塊。本發明還提供一種利用所述夾具進行壓縮試驗的方法。本發明的壓縮試驗夾具保證了加載中心線與試件中心線的同心度，而且避免打滑現象的發生，并且提高試驗的準確性和數據的精確性。
【專利說明】碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種壓縮試驗夾具及試驗方法，屬于宏觀力學性能測試【技術領域】。
技術背景
[0002]隨著科技的發展，復合材料以其自重輕、比強度高、抗疲勞、耐腐蝕性等優點而被廣泛應用于各個領域，諸如航空航天、汽車、船舶、建筑等領域。常見的復合材料包括碳纖維增強復合材料、玻璃纖維增強復合材料、高分子聚合物纖維增強復合材料等，由于復合材料的廣泛應用，因此復合材料的性能測試也受到越來越多的關注。壓縮試驗是測定材料在軸向靜壓力作用下的力學性能的試驗，是材料機械性能試驗的基本方法之一。通過壓縮試驗可以測量出材料的壓縮強度極限、彈性模量、比例極限等力學性能。因此，復合材料的壓縮試驗也是對于復合材料力學性能測試的一個十分重要的方面。
[0003]在現有技術中，在復合材料壓縮性能試驗中，通常采用高強度的環氧膠將要被測試的層合板試件的端部與加載桿端部粘結在一起，而為了保證試驗的準確性，通常將加載桿端部加工成與試件具有相同的形狀，但是加載桿端部與試件端部粘合時，往往目測其對中性，因此，現有技術的方法在一定程度上不具備較高的精確性。其次，復合材料的壓縮試驗也可以在電子萬能試驗機上進行，數據通過儀器連接到計算機上進行采集，最終得到試件的壓縮強度、彈性模量等性能，該方法所采用的夾具在低溫下不易安裝，對試件存在一定的破壞性，且成本較高，操作繁瑣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供了一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法，該試驗夾具及試驗方法克服了現有復合材料壓縮性能試驗技術中，往往目測其對中性，從而不具備較高精確性的缺陷。
[0005]為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具及其試驗方法，復合材料層合板壓縮試驗專用夾具該專用夾具包括楔形夾塊、壓頭、導箱、U形開口量塊；所述楔形夾塊為楔形結構，并且與壓頭的楔形口相配合；所述壓頭的內部為楔形口并且外部可以沿著導箱滑動；所述導箱為實驗夾具的外殼，其上表面開孔用于在試驗過程中對試件的破壞進行觀察，楔形夾塊和壓頭均安置于導箱內，導箱可以保證試件的對中性。
[0006]所述U形開口量塊具有U形開口，并且其在試驗過程中不被裝配到夾具中，其厚度等于被測試件的標距。
[0007]所述楔形夾塊與壓頭之間設有矩形墊片，用以實現調整楔形夾塊與壓頭之間的間隙；所述導箱在試驗過程中起到安放所述楔形夾塊和所述壓頭并且保證被測試件對中性的作用；所述U形開口量塊的厚度與被測試件的標距相等；在該專用夾具中，外層導箱保持了試件的對中性；當給壓頭施加載荷時，U形開口量塊兩邊擠壓楔形夾塊和墊片，由于壓頭為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；夾緊后，取下所述U形開口量塊并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。
[0008]復合材料層合板進行壓縮試驗的方法流程圖，其試驗過程如下，SI將試件放置在平行中心面內；S2對稱地放置楔形夾塊，其中，楔形夾塊被放置在內部為楔形、外部可以沿著導箱滑動的壓頭內；S3依所述楔形夾塊與壓頭之間的空隙大小對稱選擇矩形墊片的厚度及數量，兩邊放置的墊片厚度和數量應相同從而保證試件的對中性；S4將壓頭放置導箱內，由于壓縮破壞與試件在夾頭中間段的長度有關，因此應保證中間段長度一致；S5調整楔形夾塊位置使試件中間露出部分的長度與U形開口量塊的厚度相同，從而保證每個試件夾持位置中間的長度一致，外層導箱保持了試件的對中性，當給壓頭施加載荷時，U形開口量塊外兩邊擠壓夾塊和墊片，由于壓頭為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；S6夾緊后，取下所述U形開口量塊并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。
[0009]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。
[0010]由于試件的試驗段長度相對短，通過楔形夾塊運動而夾緊產生的摩擦力給試驗試件加載，其可以盡量避免測試中的試件彎曲現象發生。該壓縮試驗夾具保證了加載中心線與試件中心線的同心度，而且避免打滑現象的發生，并且從而提高試驗的準確性和數據的精確性。而且，本發明的壓縮試驗夾具同時具有結構簡單、易于加工和降低成本的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的壓縮試驗夾具裝配示意圖。
[0012]圖2為本發明的壓縮試驗夾具壓頭立體圖。
[0013]圖3為本發明的壓縮試驗夾具楔形夾塊立體圖。
[0014]圖4為本發明的壓縮試驗夾具導箱立體圖。
[0015]圖5為本發明的壓縮試驗夾具U形開口量塊立體圖。
[0016]圖6為本發明的壓縮試驗夾具進行壓縮測試的方法流程圖。
[0017]圖中:1、楔形夾塊，2、壓頭，3、導箱，4、U形開口量塊。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0019]如圖1-4，一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具，該專用夾具包括楔形夾塊1、壓頭2、導箱3、U形開口量塊4 ;所述楔形夾塊I為楔形結構，并且與壓頭2的楔形口相配合；所述壓頭2的內部為楔形口并且外部可以沿著導箱3滑動；所述導箱3為實驗夾具的外殼，其上表面開孔用于在試驗過程中對試件的破壞進行觀察，楔形夾塊I和壓頭2均安置于導箱3內，導箱3可以保證試件的對中性。
[0020]如圖5所示，所述U形開口量塊4具有U形開口，并且其在試驗過程中不被裝配到夾具中，其厚度等于被測試件的標距。
[0021]所述楔形夾塊I與壓頭2之間設有矩形墊片，用以實現調整楔形夾塊I與壓頭2之間的間隙；所述導箱3在試驗過程中起到安放所述楔形夾塊和所述壓頭并且保證被測試件對中性的作用；所述U形開口量塊4的厚度與被測試件的標距相等；在該專用夾具中，夕卜層導箱3保持了試件的對中性；當給壓頭2施加載荷時，U形開口量塊4兩邊擠壓楔形夾塊I和墊片，由于壓頭2為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；夾緊后，取下所述U形開口量塊4并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。
[0022]如圖6所示為復合材料層合板進行壓縮試驗的方法流程圖，其試驗過程如下，SI將試件放置在平行中心面內；S2對稱地放置楔形夾塊1，其中，楔形夾塊被放置在內部為楔形、外部可以沿著導箱3滑動的壓頭2內；S3依所述楔形夾塊I與壓頭2之間的空隙大小對稱選擇矩形墊片的厚度及數量，兩邊放置的墊片厚度和數量應相同從而保證試件的對中性；S4將壓頭2放置導箱3內，由于壓縮破壞與試件在夾頭中間段的長度有關，因此應保證中間段長度一致；S5調整楔形夾塊位置使試件中間露出部分的長度與U形開口量塊4的厚度相同，從而保證每個試件夾持位置中間的長度一致，外層導箱3保持了試件的對中性，當給壓頭施加載荷時，U形開口量塊4外兩邊擠壓夾塊和墊片，由于壓頭2為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；S6夾緊后，取下所述U形開口量塊4并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。
[0023]上述僅對本發明中的幾種具體實施例加以說明，但并不能作為本發明的保護范圍，凡是依據本發明中的設計精神所做出的等效變化或修飾或等比例放大或縮小等，均應認為落入本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具，其特征在于:該專用夾具包括楔形夾塊(I)、壓頭(2)、導箱(3)、U形開口量塊(4);所述楔形夾塊(I)為楔形結構，并且與壓頭(2)的楔形口相配合；所述壓頭(2)的內部為楔形口并且外部可以沿著導箱(3)滑動；所述導箱(3)為實驗夾具的外殼，其上表面開孔用于在試驗過程中對試件的破壞進行觀察，楔形夾塊(I)和壓頭(2)均安置于導箱(3)內，導箱(3)可以保證試件的對中性。
2.依權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具，該復合材料層合板進行壓縮試驗的方法流程，其特征在于:S1將試件放置在平行中心面內；S2對稱地放置楔形夾塊(1)，其中，楔形夾塊被放置在內部為楔形、外部可以沿著導箱(3)滑動的壓頭(2)內；S3依所述楔形夾塊(I)與壓頭(2)之間的空隙大小對稱選擇矩形墊片的厚度及數量，兩邊放置的墊片厚度和數量應相同從而保證試件的對中性；S4將壓頭(2)放置導箱(3)內，由于壓縮破壞與試件在夾頭中間段的長度有關，因此應保證中間段長度一致；S5調整楔形夾塊位置使試件中間露出部分的長度與U形開口量塊(4)的厚度相同，從而保證每個試件夾持位置中間的長度一致，外層導箱(3)保持了試件的對中性，當給壓頭施加載荷時，U形開口量塊(4)外兩邊擠壓夾塊和墊片，由于壓頭(2)為楔形的，兩個夾塊擠壓并夾緊試件；S6夾緊后，取下所述U形開口量塊(4)并將試件放到壓縮試驗機上進行壓縮試驗。
3.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料層合板壓縮試驗夾具，其特征在于:所述U形開口量塊(4)具有U形開口，并且其在試驗過程中不被裝配到夾具中，其厚度等于被測試件的標距； 所述楔形夾塊(I)與壓頭(2)之間設有矩形墊片，用以實現調整楔形夾塊(I)與壓頭(2)之間的間隙；所述導箱(3)在試驗過程中起到安放所述楔形夾塊和所述壓頭并且保證被測試件對中性的作用；所述U形開口量塊(4)的厚度與被測試件的標距相等；在該專用夾具中，外層導箱(3 )保持了試件的對中性。
【文檔編號】G01N3/04GK103760017SQ201410054101
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月18日 優先權日:2014年2月18日
【發明者】龍連春, 齊文文, 王亭亭 申請人:北京工業大學