[实用新型]一种复合材料薄板压缩加载装置

说明书

本实用新型尤其涉及一种复合材料薄板压缩加载装置，包括从下至上依次设置的底座、支撑组件、芯板组件、上板、第二保护垫、压头组件和压板，薄板设在上板和第二保护垫之间，上板在薄板长度方向中部具有间隙，第二保护垫位于薄板的两端；支撑组件包括两组相对设置的支架和第一枕轨，支架的截面顶端呈圆弧形，第一枕轨顶端与芯板组件接触，第一枕轨底端开设有与支架顶端配合的第一弧形槽；压头组件包括两组相对设置的压头和第二枕轨，压头位于两个支架之间，压头的截面底端呈圆弧形，第二枕轨底端与第二保护垫接触，第二枕轨顶端开设有与压头底端配合的第二弧形槽；芯板组件包括若干平板，若干平板从下至上依次设置，芯板组件的总厚度可调。

技术领域

本实用新型属于薄板压缩强度试验设备技术领域，尤其涉及一种复合材料薄板压缩加载装置。

背景技术

纤维增强复合材料以其优异的比刚度、比强度在现代航空飞行器主承力结构中获得大量应用。飞行器结构设计时总是对每一种新型复合材料进行非常全面的性能评估，如积木式试验验证。而薄板结构是结构验证中最重要的结构之一，复合材料薄板单轴压缩承载能力是重要的材料性能评估指标，因为其常表现出很强的拉压不对称，因此，开发合理、恰当的单轴压缩测试装置至关重要。然而，确定薄板材料的压缩性能一直是工程设计的一大难题，因为其在承受压缩载荷时，往往优先发生屈曲破坏，而非真实压缩强度，从而普遍降低了复合材料压缩性能设计指标。

国际上对材料进行单轴压缩的测试方法主要有ASTM E9、ASTM E209、ASTM D3410、ASTM D6641和ASTM D695。采用这些测试方法往往很难消除试验件内部的压剪耦合效应，所得复合材料最大压缩强度约10,000微应变左右。为了更准确地评估材料的压缩性能，科研人员主要从以下两个方面进行改进设计：第一是采用更小的长度与厚度比试样进行测试，如减小试验区长度，或增加试验件厚度；第二是提供较强的面外支撑夹具，以抑制屈曲提前发生。经过改进，复合材料单轴压缩强度有时可以达到20,000微应变左右，但以上测试方法实施复杂，技术难度大，数据测量困难。

实用新型内容

为解决现有技术存在的用于复合材料薄板的单轴压缩测试装置的结构复杂和测试难度大的问题，本实用新型提供一种复合材料薄板压缩加载装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下，一种复合材料薄板压缩加载装置，包括从下至上依次设置的底座、支撑组件、芯板组件、上板、第二保护垫、压头组件和压板，待测试的薄板设置在上板和第二保护垫之间，所述上板在薄板长度方向的中部具有间隙，所述第二保护垫位于薄板的两端；

所述支撑组件包括两组相对设置的支架和第一枕轨，两个所述支架沿薄板的长度方向依次滑动设置在底座上，所述支架和底座之间设置有用于锁定支架的第一锁紧件，所述支架的截面的顶端呈圆弧形，所述第一枕轨的顶端与芯板组件接触，所述第一枕轨的底端开设有与支架顶端配合的第一弧形槽；所述压头组件包括两组相对设置的压头和第二枕轨，两个所述压头沿薄板的长度方向依次滑动设置在压板上，所述压头位于两个所述支架之间，所述压头和压板座之间设置有用于锁定压头的第二锁紧件，所述压头的截面的底端呈圆弧形，所述第二枕轨的底端与第二保护垫接触，所述第二枕轨的顶端开设有与压头底端配合的第二弧形槽；

所述芯板组件包括若干平板，若干所述平板从下至上依次设置，所述芯板组件的总厚度可调。

作为优选，若干所述平板的厚度相同或不同；当若干所述平板的厚度不同时，位于所述芯板组件中间的一块所述平板的厚度最厚，剩余所述平板的厚度相对于最厚的所述平板对称设置。芯板组件是该压缩加载装置的主要承受剪切载荷的结构，便于通过更换不同数量或不同厚度的平板调节芯板组件的总厚度，从而调节芯板组件的刚度，避免发生非线性弯曲响应。

作为优选，若干所述平板的材质为木材和/或工程塑料。同时可通过选择不同材质的平板调节芯板组件的刚度，避免发生非线性弯曲响应。