[发明专利]可实现不同比例拉伸、弯曲组合加载的力学性能试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料性能试验领域，特别涉及一种能够实现拉伸、弯曲组合加载的力学性能试验装置，尤其是能够以简单的加载装置取得不同比例的拉伸、弯曲载荷的可采用平板试件的力学性能试验装置。

背景技术

针对拉伸、弯曲工况共同作用下的力学性能(下简称拉弯性能)，传统的解决方法是采用纯拉伸、纯弯曲两次试验分别获得试件的拉伸性能和弯曲性能，然后对试件的拉弯性能进行预测。

但是由于复合材料存在拉弯耦合、拉剪耦合等耦合效应，因此使得单独测试特定载荷比例下的试件拉弯性能十分必要。已有技术需要两次试验，难以在同一个试件上进行，而复合材料试件制造分散性较大，已有技术难保证精度；同时如果需要测试不同载荷比例下的试件拉弯性能时，传统方法需要多套夹具，成本较高。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提出一种能够实现拉伸、弯曲组合加载的力学性能试验装置，尤其是能够以简单的加载装置取得不同比例的拉伸、弯曲载荷的力学性能试验装置。

为达到以上目的，通过以下技术方案实现的：

可实现不同比例拉伸、弯曲组合加载的力学性能试验装置，包括：横向拉伸机构和纵向弯曲机构；

纵向弯曲机构包括：固定支座和设置于固定支座正上方的下压伸缩杆；

固定支座上端面设置有滑动轨道Ⅰ，且滑动轨道Ⅰ上设置有大于等于两个滑块Ⅰ；滑块Ⅰ上端面设置有定位凹槽，且定位凹槽内放置有圆柱形压辊；

下压伸缩杆伸缩端部设置有下压座；下压座下端面设置有滑动轨道Ⅱ，且滑动轨道Ⅱ与滑动轨道Ⅰ平行；

滑动轨道Ⅱ上设置有大于等于两个滑块Ⅱ；

滑块Ⅱ上端面设置有与滑块Ⅰ上端面相同的定位凹槽，且滑块Ⅱ的定位凹槽内同样放置有圆柱形压辊；

横向拉伸机构包括：设置于固定支座一侧的固定柱和设置于固定支座与固定柱相对一侧的横向拉伸杆；

固定柱上设置有固定端试件夹具；

横向拉伸杆伸缩端部设置有拉伸试件夹具；

横向拉伸杆的伸缩方向与下压伸缩杆的伸缩方向垂直。

其中，滑块Ⅰ优选数量为两个，滑块Ⅱ优选数量为两个；

下压伸缩杆、横向拉伸杆和固定端试件夹具的中心轴线位于同一平面内。

采用上述技术方案的本发明，首先将试件加工为平板装，然后两端分别与固定端试件夹具和拉伸试件夹具紧固，此时调整滑块Ⅰ位置，以试件中心轴线为参照对称设置于滑动轨道Ⅰ的两侧，且在滑块Ⅰ的定位凹槽内安装合适直径大小的圆柱形压辊，带有圆柱形压辊的滑块Ⅰ顶于试件下端面或者分别顶于拉伸试件夹具下端面和夹头下端面，且实现等高支撑(保证试件为水平状态)；然后调整滑块Ⅱ位置，同样以试件中心轴线为参照对称设置于滑动轨道Ⅱ的两侧，滑块Ⅱ与试件上端表面的间隙通过选用合适直径的圆柱形压辊填充压紧；且两个滑块Ⅱ上的圆柱形压辊与两个滑块Ⅰ的圆柱形压辊形成支点不重合(此处最优选择为，两个滑块Ⅱ上的圆柱形压辊与两个滑块Ⅰ的圆柱形压辊形成支点等分试件。)，最后通过下压伸缩杆实现下压弯曲加载，通过横向拉伸杆实现横向拉伸加载。

作为优选结构，拉伸试件夹具选用可拆卸夹具，夹头与支杆为可拆卸固定连接；

作为优选结构，固定端试件夹具包括：支杆和夹头；支杆与固定柱外壁铰接固定；夹头固定于支杆的非铰接端部；

作为优选结构，滑动轨道Ⅰ和滑动轨道Ⅱ采用燕尾滑道；滑块Ⅰ和滑块Ⅱ采用燕尾滑块。

综上，本发明的目的是提供一种能够实现拉伸、弯曲组合加载的力学性能试验装置，其采用拉伸与四点弯曲共同作用的方式，采用横向拉伸机构和纵向弯曲机构，使试件同时受到拉伸载荷和弯曲载荷的共同作用，形成一个拉弯加载系统。通过应变反馈，调节滑块间距可以实现不同比例的拉弯载荷。根据试验和有限元分析结果，该试验装置能够简单方便的再现工程结构中的拉弯载荷，由于采用了四点弯曲加载弯矩，使得试件中段处于比较均匀的应力状态，减小了由于压辊附近应力集中带来的试验误差。而且，由于试验装置借鉴了四点弯曲试验和拉伸试验，故整套试验装置可以由已有的夹具进行改装，同时，试件形状简单，方便制造；试件具有较长的平行段，方便电测或光测，并可以根据实时的测量结果进行调节，满足加载需求。由于采用了两个作动器分别加载，因此可以分别控制拉伸、弯曲载荷加载的历程，可以实现分步加载、同步加载等不同的工况。

本发明的有益效果是：