[发明专利]一种试验件的拉剪耦合测试装置及试验测试方法

说明书

一种试验件的拉剪耦合测试装置及试验测试方法，属于结构强度检测技术领域。可以实现单独的拉伸加载和剪切加载，也可实现任意载荷比的拉剪耦合加载，同时也可以实现高低周复合疲劳加载。夹持装置用于夹持试验件的上下两端，夹持装置上端通过上端夹具与竖直作动器连接，竖直作动器从竖直方向上对试验件施加拉剪载荷，夹持装置通过下端夹具与水平作动器相连接，水平作动器从水平方向上对试验件施加拉剪载荷，夹持装置下端通过下端夹具安装在底端固定机构上，并在上端夹具的左右两侧对称安装有固定机构。本发明将拉伸和剪切测试巧妙结合，针对于厚型板材试验件，解决了试件尺寸较短而难以夹持的问题。

技术领域

本发明属于结构强度检测技术领域，具体涉及一种试验件的拉剪耦合测试装置及试验测试方法。

背景技术

复合材料由于其轻质高强度的特性在航空航天等工业领域被广泛应用，很多重要的复合材料结构件在工作过程中承受外部多轴载荷的作用，其中材料在真实服役过程中受拉伸载荷和剪切载荷的耦合作用较为常见。因此，亟需开展相关材料在拉剪耦合工况下的试验研究。目前在复合材料测试领域，单一拉伸载荷和剪切载荷的测试试验较多，拉剪耦合试验由于夹具工装以及试样设计的复杂性，使得在拉剪耦合工况下的相关试验开展的较少，目前应用较多的主要是Arcan夹具。Arcan夹具安装在传统的单轴拉伸万能试验机上，通过夹具的安装角度不同，将试验机的轴向拉伸载荷分解为试验件的拉伸载荷和剪切载荷，实现拉伸-剪切耦合加载。

传统的拉剪耦合夹具仍然存在很多缺陷和不足：

(1)、Arcan夹具由于安装在单轴拉伸试验机上，拉伸载荷和剪切载荷均是根据轴向载荷换算得到，只能进行拉伸剪切的同时加载，然而部分结构件在服役过程中可能先受到拉伸载荷的作用，再受到剪切载荷的作用，当前Arcan夹具无法实现对试验件的拉剪载荷依次加载。

(2)、材料在真实服役工程中可能受高低周复合疲劳影响，在进行疲劳试验过程中，需要给予拉伸载荷和剪切载荷不同的加载频率，然而Arcan夹具在进行疲劳试验过程中，拉伸载荷和剪切载荷的加载频率完全相同，无法实现二者不同的加载频率。

(3)、大多数的拉剪耦合夹具由于夹具本身的限制，无法实现轴向高吨位的拉伸加载。

(4)、对于厚型板材试验件，由于试验件长度较短，本身厚度较大，试验件的夹持一直以来是试验的一大难点，很容易在实验中出现拉脱现象。

发明内容

本发明为了解决上述存在的技术问题，进而提供一种适用于厚型板材试验件的拉剪耦合测试装置及试验测试方法，可以实现单独的拉伸加载和剪切加载，也可实现任意载荷比的拉剪耦合加载，同时也可以实现高低周复合疲劳加载。

本发明所采取的技术方案是：一种试验件的拉剪耦合测试装置，包括位于上端的上端夹具、位于左右两侧的两个固定机构、位于中间的夹持装置以及位于下端的下端夹具和底端固定机构；所述夹持装置用于夹持试验件的上下两端，夹持装置上端通过上端夹具与竖直作动器连接，竖直作动器从竖直方向上对试验件施加拉剪载荷，夹持装置通过下端夹具与水平作动器相连接，水平作动器从水平方向上对试验件施加拉剪载荷，夹持装置下端通过下端夹具安装在底端固定机构上，并在上端夹具的左右两侧对称安装有固定机构。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明将拉伸和剪切测试巧妙结合，针对于厚型板材试验件，解决了试件尺寸较短而难以夹持的问题，同时也实现了对试验件的高载荷加载并避免了机械夹持中出现的拉脱现象，可以实现单独的拉伸加载和剪切加载，也可实现任意载荷比的拉剪耦合加载，同时也可以实现高低周复合疲劳加载，实现试件在复杂载荷工况的力学性能测试，可以很好的实现拉剪耦合作用效果，且支持较大载荷，试验误差较小，整体装置简易，安装拆卸简单，有助于成本控制，操作方便，稳定可靠，试验精度和测试效率较高。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；