试验支撑装置的制作方法

本实用新型涉及一种试验支撑装置，可以对复合材料制成的试验件进行支撑，以进行性能测试，该试验支撑装置可以设置在软体冲击试验系统中，也可以设置在弯曲试验系统中。

背景技术：

对于航空发动机风扇叶片，最严苛的工作载荷为发动机吸入的不同质量的鸟和鸟群的冲击载荷。在鸟体的冲击载荷下，由于叶片具有的弯掠变形等结构特征以及鸟体在冲击过程中的运动，风扇叶片不同部位承受的载荷形式不完全相同。有些区域呈现明显的弯曲失效，有些区域则呈现较明显的剪切失效，大部分区域则承受着不同弯曲与剪切比值的载荷，失效形式存在两者的结合。对于风扇叶片采用的材料，特别是复合材料，在弯曲载荷和剪切载荷下的失效模式和强度不相同。对于承受不同弯曲与剪切比值的载荷的材料而言，其失效模式和强度也是不相同的。

一般而言，需要通过设计合理的软体冲击试验来获得不同弯曲剪应力比值下的失效模式和强度，一方面用于评估风扇叶片不同部位在鸟体冲击下的失效模式，一方面用于评估不同材料在不同弯曲剪应力比值下的性能优劣。

目前为了分别获得弯曲和剪切为主导的失效，一般通过设计不同的试验件尺寸来获得。对于获得不同弯曲剪切应力比值下的失效模式，则需要设计一系列不同的试验件尺寸来获得，不仅增大了设计工作量，还需要加工不同形式的试验夹具，导致试验费用大大增加。

另外，由于试验件尺寸不同，在不同弯曲剪切应力比值下获得的临界冲击速度无法直接对比，需借助传统计算公式或有限元分析的方法进行抗冲击能力的对比，不利于材料的筛选。

本实用新型意在设计一种试验支撑装置，可以在对复合材料制成的试验件进行性能测试时，方便测量不同弯曲剪应力比值下的性能。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种试验支撑装置，可以在对复合材料制成的试验件进行性能测试时对试验件进行支撑，而且利用该试验支撑装置可以方便地测量不同弯曲剪应力比值下的性能。

本实用新型的另一目的是提供一种试验支撑装置，可以在试验件的尺寸不变或者仅有一种尺寸的试验件的情况下，实现不同弯曲应力比值的性能测试，诸如软体冲击试验或弯曲试验。

本实用新型提供一种试验支撑装置，用于对复合材料制成的试验件进行支撑，以进行性能测试。所述试验支撑装置包括：第一支撑臂，设置在所述试验件的第一侧并且支撑所述试验件的第一端；第二支撑臂，设置在所述试验件的第二侧并且支撑所述试验件的第二端；第一支座，支撑所述第一支撑臂使得所述第一支撑臂水平延伸，并且相对于所述第一支撑臂可水平活动地设置；和，第二支座，支撑所述第二支撑臂使得所述第二支撑臂水平延伸，并且相对于所述第二支撑臂可水平活动地设置。

上述试验支撑装置，试验件的支撑长度通过第一支撑臂、第二支撑臂得以水平延伸，通过相对于第一支撑臂、第二支撑臂调整第一支座、第二支座的位置，可以调整支撑跨距，以此实现不同的弯曲应力比值。操作方便，且可以在试验件的尺寸不变或者仅有一种尺寸的试验件时实现不同弯曲应力比值的性能测试。

在一个实施方式中，所述第一支座具有水平延伸的滑孔，供所述第一支撑臂通过，借此所述第一支座相对于所述第一支撑臂可活动地设置；并且所述第二支座具有水平延伸的滑孔，供所述第二支撑臂通过，借此所述第二支座相对于所述第二支撑臂可活动地设置。

通过设置水平延伸的滑孔，第一支座、第二支座可以在对第一支撑臂、第二支撑臂进行支撑时容易地保持支撑臂水平延伸的状态。

在一个实施方式中，所述第一支撑臂通过卡口卡持所述试验件的第一端；并且所述第二支撑臂通过卡口卡持所述试验件的第二端。

在一个实施方式中，所述试验件为水平延伸的板件；所述第一支撑臂和所述第二支撑臂是水平延伸的板条件；所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的厚度均在靠近所述试验件的一端大于远离所述试验件的另一端。

在一个实施方式中，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂在靠近所述试验件的一端的厚度大于所述试验件的厚度，而在远离所述试验件的另一端的厚度小于所述试验件的厚度。

通过设置卡口卡持试验件的两端，使得试验件不容易脱离，特别是在性能测试时弯曲的情况下。第一支撑臂、第二支撑臂在靠近试验件的一端的厚度大于试验件的厚度，而在远离试验件的另一端的厚度小于试验件的厚度，从而方便设置卡口卡持试验件。

在一个实施方式中，所述试验支撑装置还包括支撑平台，所述第一支座和所述第二支座沿水平方向可滑动地设置于所述支撑平台。

在一个实施方式中，所述支撑平台设置有水平延伸的滑槽，所述第一支座和所述第二支座均设置有与所述滑槽滑动配合的滑销。

在一个实施方式中，所述支撑平台设置并行延伸的两条所述滑槽。

通过设置支撑平台并且设置滑动配合的滑槽和滑销，方便调整第一支座和第二支座的支撑跨距。

在一个实施方式中，所述试验支撑装置设置在软体冲击试验系统中。

在一个实施方式中，所述试验支撑装置设置在弯曲试验系统中。

上述试验支撑装置可以在软体冲击试验或弯曲试验时对试验件提供支撑，以测量多种弯曲剪应力比值下的性能。

在对复合材料制成的试验件进行性能测试时，上述试验支撑装置可以对试验件进行支撑，通过相对于支撑臂调整支座的位置，即可方便地调整支撑跨距，而且，可以在仅采用一种尺寸的试验件的情况下，实现不同弯曲应力比值的性能测试。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，其中：

图1是软体冲击试验系统的示意图。

图2是示例性试验支撑装置的俯视图。

图3是图2的试验支撑装置沿线a-a截取的截面图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本实用新型的保护范围。

例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一特征和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一特征和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一特征和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一元件和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一元件和第二元件间接地相连或彼此结合。

图1为软体冲击试验系统100的示意图。软体冲击试验系统100可以对复合材料制成的试验件a2进行软体冲击试验，以此评估复合材料的抗软体冲击能力。软体冲击试验系统100中，a1为软体，a2为复合材料制成的试验件，试验件a2可以为平板状。平板状的试验件a2的放置方向可以与软体a1的冲击方向垂直。图1的软体冲击试验系统100采用的是现有的试验支撑装置1p，试验支撑装置1p包括两个支承座4p。平板试验件a2由两个支承座4p分别提供的第一支点a21和第二支点a22支撑。第一支点a21和第二支点a22之间的距离可以称之为支撑跨度a3。软体a1冲击试验件a2的接触瞬间，平板状的试验件a2中的载荷近似等效为平板状的试验件a2中部的集中载荷，此时试验件a2的受力情况与支撑跨度a3有关。在冲击载荷的作用下，当支撑跨度a3较大时，试验件a2主要呈现弯曲失效(弯矩作用)，换言之，以弯曲失效为主；当支撑跨度a3较小时，试验件a2主要呈现剪切失效(剪力作用)，换言之，以剪切失效为主。

软体冲击试验系统100中采用现有的试验支撑装置1p时，需要设计一系列不同的试验件a2的尺寸，以此获得不同弯曲剪切应力比值下的失效模式。这不仅增大设计工作量，还需要加工不同形式的试验夹具，导致试验费用大大增加。

弯曲冲击试验系统的设置与软体冲击试验系统100类似，然而，加载头非软体a1，而是采用刚性头，例如采用刚性的球头。采用弯曲冲击试验系统进行弯曲试验时，对试验件施加准静态载荷，应变率通常大致在10^-4～10^-3s^-1的量级，而软体冲击试验系统100对试验件a2施加冲击载荷，应变率通常大致在10³s^-1的量级。

图2和图3示出了根据本实用新型的试验支撑装置1的示例性结构示意图。下面将结合图2和图3描述根据本实用新型的试验支撑装置1的示例构造。需要理解，附图均仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

试验支撑装置1可以包括第一支撑臂3a、第二支撑臂3b、第一支座4a和第二支座4b。第一支撑臂3a设置在试验件2的第一侧(图2和图3中，左侧)并且支撑试验件2的第一端2a(图2和图3中，左端)。第二支撑臂3b设置在试验件2的第二侧(图2和图3中，右侧)并且支撑试验件2的第二端2b(图2和图3中，右端)。

第一支撑臂3a、第二支撑臂3b与试验件2相连接，可以起到类似增长试验件长度的效果。

第一支座4a支撑第一支撑臂3a使得第一支撑臂3a水平延伸，并且第一支座4a相对于第一支撑臂3a可水平活动地设置。第二支座4b支撑第二支撑臂3b使得第二支撑臂3b水平延伸，并且第二支座4b相对于第二支撑臂3b可水平活动地设置。第一支座4a、第二支座4b分别相对于第一支撑臂3a和第二支撑臂3b可水平活动地设置，也即，第一支座4a、第二支座4b可以分别相对于第一支撑臂3a和第二支撑臂3b水平活动，例如，滑动。

上述试验支撑装置1中，通过使得第一支座4a、第二支座4b分别沿着第一支撑臂3a、第二支撑臂3b水平活动，即可方便地调整支撑跨距，从而实现多种弯曲剪应力比值。例如，可以根据预先设定的弯曲剪应力比值，结合有限元计算，获得支撑跨距的具体值。

上述试验支撑装置1中，可以始终采用一个尺寸的试验件2，即可获得不同弯曲剪应力比值下的失效模式，这可以大大节省试验件材料及设计成本。而且采用同一试验件2对多种弯曲剪应力比值下的性能进行测试，可以使得能够对测量不同弯曲剪应力比值时获得的数据直接进行比对，来评估材料性能的优劣，因而进一步降低设计成本。

图2示出的实施方式中，试验支撑装置1还可以包括支撑平台5。第一支座4a和第二支座4b可以沿水平方向可滑动地设置于支撑平台5。设置支撑平台5并且使得第一支座4a和第二支座4b可滑动地设置于支撑平台5，可以方便地调整第一支座4a和第二支座4b的位置，从而改变支撑跨距，改变试验结果，获得不同应力比的失效模式，节省试验时间。

图2示出的实施方式中，支撑平台5可以设置有水平延伸的滑槽51。第一支座4a和第二支座4b均设置有与滑槽51滑动配合的滑销，也即，第一支座4a设置有与滑槽51滑动配合的滑销41a，第二支座4b设置有与滑槽51滑动配合的滑销41b。例如，滑槽51可以是通槽，滑销41a、41b可以是螺栓，也即，支撑平台5可以设置有水平延伸的通槽。第一支座4a和第二支座4b均设置有与该通槽滑动配合的螺栓。作为滑销41a、41b的螺栓可以穿过作为滑槽51的通槽，通过螺母固定。滑槽51可供支座4a、4b选择合适的位置进行固定。图2示出的实施方式中，进一步，支撑平台5可以设置有并行延伸的两条滑槽51(图2中，上滑槽和下滑槽)，图中，设置有并行延伸的两条通槽。可以理解，与之对应地，图2中，第一支座4a设置有上、下两个滑销41a，分别与上、下滑槽51滑动配合；第二支座4b设置有上、下两个滑销41b，分别与上、下滑槽51滑动配合。还可以理解，支撑平台5也可以设置有滑条，而第一支座4a、第二支座4b设置有与滑条配合的凹槽，借此实现第一支座4a和第二支座4b沿水平方向可滑动地支撑于支撑平台5。

如前所述，可以根据预先设定的弯曲剪应力比值，结合有限元计算，获得支撑跨距，从而确定第一支座4a、第二支座4b固定在支撑平台5和支撑臂3a、3b的位置。待第一支座4a、第二支座4b与支撑平台5固定后，即可开展对应的性能测试试验，诸如软体冲击试验或弯曲试验，通过改变第一支座4a、第二支座4b在支撑平台5的位置来调整弯曲剪应力比值。

图3给出了根据本实用新型实施方式的测量多种弯曲剪应力及其比值的试验支撑装置1的沿线a-a的截面示意图。图3示出的实施方式中，第一支座4a具有水平延伸的滑孔，供第一支撑臂3a通过，借此第一支座4a相对于第一支撑臂3a可活动地设置。并且第二支座4b具有水平延伸的滑孔，供第二支撑臂3b通过，借此第二支座4b相对于第二支撑臂3b可活动地设置。通过较长的滑孔，可以更加容易保持第一支撑臂3a和第二支撑臂3b水平。

图3示出的实施方式中，优选地，第一支撑臂3a可以通过卡口31a卡持试验件2的第一端2a；第二支撑臂3b可以通过卡口31b卡持试验件2的第二端2b。可以理解，除上述卡扣连接方式，支撑臂3与试验件2之间也可以通过其他方式连接，例如，在允许试验件2打孔的情况下可以采用螺栓连接，在胶接强度足够的情况下采用胶接。

图2和图3示出的实施方式中，试验件2可以为水平延伸的板件；第一支撑臂3a和第二支撑臂3b可以是水平延伸的板条件。第一支撑臂3a和第二支撑臂3b的厚度在靠近试验件2的一端可以大于远离试验件2的另一端。进一步，第一支撑臂3a和第二支撑臂3b在靠近试验件2的一端的厚度可以大于试验件2的厚度，而在远离试验件2的另一端的厚度可以小于试验件2的厚度。以第一支撑臂3a为例，如图3所示，试验件2的厚度t2小于第一支撑臂3a在靠近试验件2的一端(图3中，第一支撑臂3a的右端)的厚度t32，且大于第一支撑臂3a在远离试验件2的另一端(图3中，第一支撑臂3a的左端)的厚度t31。这样可以方便设置卡持试验件2的卡口。

第一支撑臂3a和第二支撑臂3b的刚度可以设置成与试验件2的刚度接近，而且第一支撑臂3a和第二支撑臂3b的宽度可以与试验件2的宽度保持一致，以第二支撑臂3b为例，第二支撑臂3b的宽度w3可以与试验件2的宽度w2一致。这样可以获得更为准确的测试结果。试验件2的最小长度可以根据情况设置成满足短梁剪切的试验件尺寸要求，优选地，试验件2的最小长度l2可以设置为试验件2的厚度t2的五到六倍。

上述试验支撑装置1可以设置在软体冲击试验系统中，来支撑试验件2，进行软体冲击试验，例如，考核试验件2在不同弯曲剪应力比值下的冲击性能。

上述试验支撑装置1可以设置在弯曲试验系统中，来支撑试验件2，进行弯曲试验，例如，考核试验件2在不同弯曲剪应力比值下的弯曲性能，例如，四点弯曲或三点弯曲试验。

本实用新型虽然以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。