[发明专利]一种新型复合材料无缺口压缩试验夹具

说明书

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料试验技术领域，具体来说是一种新型复合材料无缺口压缩试验夹具。

背景技术

纤维增强复合材料在现代航空航天结构中被广泛应用，并且有很大一部分结构件要在较高温度的情况下承受压缩载荷，因此在复合材料被投入使用前要做很大一部分的无缺口压缩试验。

现有无缺口压缩试验夹具为美国材料与试验协会(ASTM)提出的标准无缺口压缩试验夹具和单向纤维增强塑料平板压缩性能试验方法(GBT3856-2005)提出的国标试验夹具，此外现今普适的应变数据测量及采集方法为贴应变片法或者引伸计法。

但是现有技术中的试验夹具存在如下缺点：(1)高温情况下试验夹具温度较高，普通夹具装夹较为繁琐，使得装夹试验件的效率很低；(2)在较高温度情况下测量应变时，会出现应变片损坏、胶水失效等一系列问题使得应变数据难以采集，同时对于其他无缺口压缩试验夹具来讲，在试验件被装夹完成后已无空间装加引伸计；(3)压缩试验中，试验件的对中性以及试验夹具中各个螺栓的拧紧力会影响到试验的结果；以上缺点致使无缺口压缩试验在实际操作过程中难以顺利进行并影响到了数据采集及其准确性：

本试验夹具主要针对以上几个问题进行创新设计，解决以上问题的同时能保证高效、高标准的完成试验。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的无缺口压缩试验效率较低、应变采集困难等问题，提出一种新型复合材料无缺口压缩试验夹具。

本发明一种新型复合材料无缺口压缩试验夹具，由试验加载模块，试验夹持模块以及应变测量模块组成。

试验加载模块包括基座，端部压板，夹块盖板，导向轴以及行程控制键。

基座为“凹型”结构，底部固连端部压板；顶部加工有通孔连接导向轴；导向轴两端开有键槽安装行程控制键；基座两侧面开有凹槽，用来限定和引导行程控制键的运动；将2个基座与2个端部压板上下放置，凹槽相对；通过螺栓固连，将2个导向轴分别插入基座的通孔中，导向轴互相平行；4个行程控制键穿过基座的凹槽插入导向轴，行程控制键限制基座的相对极限位置，避免用力移动使导向轴滑出而弯曲；基座的凹槽内侧面螺纹连接夹块盖板，夹块盖板位于基座反面，构成半开放式。

试验夹持模块包括压片，夹块和夹块导向柱。

夹块为“直角梯形”结构，夹块上开有与夹块斜面平行的导向槽，4块夹块两两一组，分别左右对称放置在2个基座的凹槽中，夹块的斜面平行基座凹槽内侧面，且通过面-面接触装配；具体方式为：通过夹块导向柱穿过导向槽与夹块盖板螺纹连接；夹块导向柱另一端上安装有限位块压在夹块表面，上述两组夹块中两夹块之间的空间用来放置试验件，且每组夹块相对侧面上对称位置开有凹槽用来安装压片；通过压片实现试验过程中对试验件端部加载的作用。由此，基座上下滑动带动夹块导向柱上下运动，进而调节压片间距，实现对不同尺寸试件的夹持。

在装夹过程中，基座上下运动带动夹块对中运动，压片压在试验件顶部后，夹块固定不动，基座继续运动，试验件在试验过程中受压缩载荷，同时载荷越大，带动夹块越能夹紧试验件；基座与夹块相对滑动；调整2个基座的相对位置使其远离，则夹块中部空间变大，将试验件侧放在中间；相对移近2个基座，夹块会沿着与基座配合的斜面移动，自动夹紧试验件，从而实现夹块的打开与夹紧。

应变测量模块包括引伸计夹片和引伸计支柱；

引伸计支柱一端用螺母锁紧在基座上，另一端螺母装配固定引伸计夹片；2个基座上分别对称安装4个应变测量模块，基座上下运动，带动夹块压缩试验件，产生形变，传递给引伸计，引伸计采集到形变量数据。

一种新型复合材料无缺口压缩试验夹具的使用方法如下：

(1)将试验夹具平放，使基座相对远离，将试验件侧放在中间；

(2)相对移近基座，夹块自动夹紧试验件，同时压片压在试验件顶部；

(3)装夹后将试验夹具放在试验机上，通过端部压板侧面的对称轴线对中放置；

(4)将引伸计夹持在引伸计夹片上，读取引伸计读数，可辅助判断放置是否对中；

(5)通过基座的上下运动，压缩试验件，产生形变，引伸计采集到形变量数据；

(6)试验结束后，取下试验夹具，移动基座，取下并更换试验件；

本发明的优点在于：

(1)半开放式的试验夹具设计能够方便装夹替换试验件，大幅提高试验效率；

(2)试验件装夹后不需拧紧螺栓以固定试验件，不需控制各个螺栓的拧紧力相同，操作简单，便捷；