[实用新型]一种复合材料粘合界面轴向剪切强度测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料粘合界面轴向剪切强度测试装置。

背景技术

在油气田封堵工艺中常使用桥塞。目前先进的桥塞都采用聚合物复合材料替代传统金属材料，以提高井下工作效率。芯轴及芯轴外层套构成桥塞的骨架，串联起桥塞的密封组件、定位组件、丢手组件等。桥塞的芯轴及芯轴外层套均由玻纤布或玻璃纤维增强热固性树脂经缠绕工艺或布卷工艺成型制作。桥塞坐封时，坐封力沿芯轴轴向作用于密封组件上实现桥塞的坐封和定位，该坐封力通过密封组件和丢手作用于芯轴外层套，使芯轴外层套与芯轴的粘合界面承受巨大剪切力。桥塞坐封完成后，工作状态下承受几十到上百MPa压差，该压差沿轴向作用于芯轴及外层套。因此复合材料粘合体的界面剪切力必须高于上述坐封力及工作压差，才能保证桥塞的正常使用。

目前，用于检测复合材料层间剪切强度的方法和标准有ASTM D2344-00短梁剪切法、ASTM C1425-05双槽口压缩法和GB1450-2005压剪法。

ASTM D2344-00短梁剪切法对圆柱形层状复合材料提供了一种剪切强度测试方法，其取样及测试方式和夹具如图1所示，待测样品的取样方式为沿着层间缠绕的方向周向切取一段规定厚度的弧面，这种测试方法简单易行被行业广泛使用。但是，这种方法待测样品的受力方式与桥塞芯轴及芯轴与外层套粘合件在工作时所受轴向剪切力不一样，材料的破坏方式和机理也不一样。

ASTM C1425-05双槽口压缩法示意图见图2，GB1450-2005压剪法测试示意图见图3。这两种方法均用于测试平板状层压复合材料剪切强度测试，两个标准所提供的剪切测试夹具只适用于块状层压复合材料。

CN202196007U公开了一种剥离强度测试装置，包括一个框架，在所述框架的下部设置有一组固定支架，在所述框架的上部中间设置有一通孔，所述通孔中设置螺杆，所述螺杆顶部设置把手，所述螺杆底部连接拉力计，所述拉力计底部通过钢丝绳连接粘结片，所述通孔的一段设置有螺母，所述螺杆通过螺母固定在通孔中；该实用新型方便对不同配方样品进行剪切强度对比测试，体积小巧，成本低，容易转移到不同位置和环境进行拉伸剪切强度测试。

CN101793649A公开了一种剪切强度测试仪及剪切强度测试方法，工程结构加固改造项目中混凝土结构浅层嵌固高强板条或表面粘贴高强板条时，检测板条与原混凝土结构之间粘结剪切强度的专用仪器和方法。

CN200958988Y公开了一种用于测试非金属层材层间剪切力的夹具，包括一底座及固定于底座上的至少一个滑体组件，滑体组件包括一个中心带有方形孔的立方体，所述方形孔的一内侧壁带有台阶，和一放置在测试时其长臂放置于台阶上的标准试样短臂上的压柱。用于测试压剪法中提到的标准试样，能有效防止其滑落，多个表样可同时测试，能大大节约成本。

CN102680330A公开了一种复合材料层间剪切性能测试方法。测试方法包括制作试件和制备测试装置，本发明在制备试件步骤中利用常用的复合材料层压板铺层拼接铺设技术，操作方便且精度高，在复合材料层压板制造完成时即完成试件的制造，减少试件精加工环节，成本可降低70%以上，测试精度高，适合各种厚度的复合材料层压结构。

CN102141489A公开了一种提高复合材料弯曲和层间剪切试验效率的夹具，包括与力学性能试验机连接的支撑装置和安装在支撑装置上的调整平台。本发明结构独特，能够保证试验机压头中心线与支座中心线对中，便于试验用跨距的调节和测量，便于不同尺寸支座的更换，精度高，调节方便，能够提高试验效率。

实用新型内容

实用新型目的在于提供一种复合材料粘合界面剪切强度测试装置，特别适合预测复合桥塞的芯轴与芯轴外层套粘合体在实际工作中所能承受的界面剪切强度。

一种复合材料粘合界面剪切强度测试装置，包括有材料试验机、上压块、测试件，其特征在于测试件为由缠绕工艺或布卷工艺成型的复合材料制成的芯轴、芯轴外层套，两者粘合而成，芯轴凸出于芯轴外层套，芯轴中心有轴孔；芯轴凸出于芯轴外层套的一端上方置有上压块，上压块有一凸起，其直径等于或略小于芯轴中心的轴孔，可插入芯轴轴孔中，用于定位测试件；测试件下方同轴置有一垫环，垫环内径等于或略大于芯轴外层套内径，垫环外径大于芯轴外层套外径。

最好垫环内侧与测试件接触的一面有凹台，凹台的直径略大于测试件芯轴的外径，使芯轴外层套底面刚好搭接在凹台上，凹台仅支撑芯轴外层套。