横截面尺寸均与单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样夹持段的横截面尺寸相同，传力片3 —侧对称设置有V形定位凸起，传力片3通过V形定位凸起与加载框2的V形定位长槽相连，传力片3的厚度是加载框2厚度的1/2 ;螺纹连接杆5与下加载框22以及间隙消除螺母6相连；螺纹连接杆5为右旋螺纹杆；间隙消除螺母6—端倒有圆角用于标记方位，间隙消除螺母6倒圆角端的端面中心开有右旋螺纹孔可与螺纹连接杆5相连，间隙消除螺母6未倒圆角一端的端面中心开有左旋螺纹孔可下夹持杆7相连，间隙消除螺母6具有扳手位便于旋转操作。
[0025]单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试方法，包括以下步骤:
步骤一、取两对传力片3并在传力片3的凹槽内均匀涂抹环氧树脂或丙烯酸酯胶水，然后将传力片3粘贴到单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样两端的夹持段(图8)，通过胶水将传力片3凹槽面上的载荷施加到单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样夹持段的上下表面；
步骤二、启动拉伸试验机并松开试验机的上夹头钳口与下夹头钳口；
步骤三、将上夹持杆1与上加载框21相连，然后将上夹持杆1的光杆部分放入试验机上夹头钳口中，操作试验机夹紧上夹头钳口；
步骤四、将单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样上端的上传力片31装入上加载框21中，使上传力片31与上加载框21相固定；安装时应保证加载框2的V形定位长槽与传力片3的V形定位凸起配合，两者完全配合之后便可以保证单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样中心线与试验机夹头中心线的对中。
[0026]步骤五、设置拉伸试验机载荷传感器，将载荷传感器的示数置零；
步骤六、将下加载框22与螺纹连接杆5连接，将螺纹连接杆5与间隙消除螺母6连接，将下夹持杆7旋入间隙消除螺母6 ;装配时应注意，间隙消除螺母6倒圆角那一面的螺纹孔与螺纹连接杆5相连。
[0027]步骤七、将单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样下端的下传力片32装入下加载框22中，使下传力片32与下加载框22固定；连接过程时应保证加载框2的V形定位长槽23与传力片3的V形定位凸起33配合。
[0028]步骤八、设置拉伸试验机为位移控制模式，通过位移控制器调整试验机横梁的位置使下夹持杆7的光杆部分深入到下夹头的钳口中，然后夹紧下夹头钳口 ；
步骤九、将试验机位移传感器示数归零；
步骤十、顺时针旋转间隙消除螺母6，由于螺纹连接杆5与下夹持杆7的螺纹旋向相反，因此顺时针旋转间隙消除螺母6时螺纹连接杆5与下夹持杆7将相向移动拉紧各夹具组件，以此消除试样加载组件之间的间隙；
步骤十一、设置拉伸试验机为力控制模式，调整加载速度为0.02kN/s开始拉伸测试直至单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样发生断裂；
步骤十二、读取拉伸试验机力传感器数据与位移传感器数据，得到单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样的拉伸载荷-位移曲线以及最大拉伸载荷。
[0029]第二实施例:
将第一实施例中的单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样替换为单向纤维增强树脂基复合材料狗骨形拉伸试样，如图10和图11所示。未述部分同第一实施例。
[0030]第三实施例:
将第一实施例中的单向纤维增强碳/碳复合材料长条形拉伸试样替换为单向纤维增强陶瓷基复合材料燕尾形拉伸试样，相应地，凹槽3a为外侧宽、内侧窄的燕尾形槽体，如图12至图14所示。未述部分同第一实施例。
[0031]第三实施例对试样的夹持部形状以及传力片3形状作出改进，使试样与传力片3的接触面积更大，同时由于试样的夹持部以及凹槽3a均为外侧宽、内侧窄的形状，试样更不易脱出，连接牢固。
[0032]以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:包括上夹持杆(I)、加载框(2)、传力片(3)以及下夹持杆(7);所述的传力片(3)分为上传力片(31)和下传力片(32)，所述的上传力片(31)粘贴于单向纤维增强复合材料试件(4)的上端，所述的下传力片(32)粘贴于单向纤维增强复合材料试件(4)的下端，所述的单向纤维增强复合材料试件(4)中的纤维垂直于拉伸测试方向，所述的加载框(2)包括上加载框(21)和下加载框(22)，所述的上传力片(31)固定安装在上加载框(21)中，所述的下传力片(32)固定安装在下加载框(22)中，所述的上夹持杆(I)与上加载框(21)固定连接，所述的下夹持杆(7)与下加载框(22)固定配合。2.根据权利要求1所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的上加载框(21)和下加载框(22)均为带开口的框架结构，上加载框(21)和下加载框(22)的内框开口面上均设有定位长槽(23)，所述的传力片(3)上与定位长槽(23)位置对应处设有定位凸起(33)，所述的定位凸起(33)能卡入定位长槽(23)中使传力片(3)与对应的加载框(2)固定配合。3.根据权利要求2所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的上加载框(21)的上端面以及下加载框(22)的下端面的中心处均开有螺纹孔，所述的上夹持杆(I)和下夹持杆(7)均一端设有螺纹，另一端为光杆，所述的上夹持杆(I)的螺纹端旋入上加载框(21)的螺纹孔；拉伸测试加载装置还包括螺纹连接杆(5)、间隙消除螺母￠)，所述的螺纹连接杆(5)的一端旋入下加载框(22)的螺纹孔，另一端旋入间隙消除螺母(6)的一侧，所述的下夹持杆(7)的螺纹端旋入间隙消除螺母(6)的另一侧；所述的间隙消除螺母(6)两侧的螺纹旋向相反，当旋转间隙消除螺母(6)时，能使螺纹连接杆(5)和下夹持杆(7)相互靠近或远离。4.根据权利要求3所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的上传力片(31)为两片，一正一反地粘贴于单向纤维增强复合材料试件(4)的上端，所述的下传力片(32)为两片，一正一反地粘贴于单向纤维增强复合材料试件(4)的下端；每片传力片中部均设置有凹槽(3a)，所述的凹槽(3a)的深度为单向纤维增强复合材料试件(4)厚度的二分之一，凹槽(3a)的形状与单向纤维增强复合材料试件(4)端部形状相匹配，所述的单向纤维增强复合材料试件(4)端部伸入凹槽(3a)中与传力片粘入口 ο5.根据权利要求4所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的凹槽(3a)为外侧宽、内侧窄的槽体结构。6.根据权利要求2所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的定位长槽(23)为V形槽，相应地，所述的定位凸起(33)为V形凸起。7.根据权利要求3所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的间隙消除螺母(6) —端倒有圆角用于标记方位，所述的间隙消除螺母(6)倒圆角的一端与所述的螺纹连接杆(5)相连，间隙消除螺母(6)未倒圆角的一端与下夹持杆(7)相连，所述的间隙消除螺母(6)具有便于扳手旋转操作的扳手位。8.根据权利要求4所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置，其特征是:所述的传力片(3)与单向纤维增强复合材料试件(4)粘贴时使用的胶水为环氧树脂胶水或丙烯酸酯胶水，胶水均匀的涂抹在凹槽(3a)内。9.单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试方法，其特征是:包括以下步骤: 步骤一、取两对传力片(3)并在传力片(3)上均匀涂抹胶水，然后将传力片(3)粘贴到单向纤维增强复合材料试件(4)两端的夹持段； 步骤二、启动拉伸试验机并松开试验机的上夹头钳口与下夹头钳口 ； 步骤三、将上夹持杆(I)与上加载框(21)相连，然后将上夹持杆(I)的光杆部分放入试验机上夹头钥' 口中，操作试验机夹紧上夹头钥' 口 ； 步骤四、将单向纤维增强复合材料试件(4)上端的上传力片(31)装入上加载框(21)中，使上传力片(31)与上加载框(21)相固定； 步骤五、设置拉伸试验机载荷传感器，将载荷传感器的示数置零； 步骤六、将下加载框(22)与螺纹连接杆(5)连接，将螺纹连接杆(5)与间隙消除螺母(6)连接，将下夹持杆(7)旋入间隙消除螺母(6); 步骤七、将单向纤维增强复合材料试件(4)下端的下传力片(32)装入下加载框(22)中，使下传力片(32)与下加载框(22)相固定； 步骤八、设置拉伸试验机为位移控制模式，通过位移控制器调整试验机横梁的位置使下夹持杆(7)的光杆部分深入到下夹头的钳口中，然后夹紧下夹头钳口 ； 步骤九、将试验机位移传感器示数归零； 步骤十、旋转间隙消除螺母￠)，消除试样加载组件之间的连接间隙； 步骤十一、设置拉伸试验机为力控制模式，对单向纤维增强复合材料试件(4)开始拉伸测试直至试样发生断裂； 步骤十二、读取拉伸试验机力传感器数据与位移传感器数据，得到试样的拉伸载荷-位移曲线以及最大拉伸载荷。10.根据权利要求9所述的单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试方法，其特征是:步骤i^一中拉伸测试的加载速度为0.02kN/so
【专利摘要】本发明公开了单向纤维增强复合材料垂直于纤维方向的拉伸测试加载装置及其测试方法，加载装置包括上夹持杆、加载框、传力片、螺纹连接杆、间隙消除螺母以及下夹持杆；传力片分为上传力片和下传力片，上传力片粘贴于单向纤维增强复合材料试件的上端，下传力片粘贴于单向纤维增强复合材料试件的下端，单向纤维增强复合材料试件中的纤维垂直于拉伸测试方向，加载框包括上加载框和下加载框，上传力片固定安装在上加载框中，下传力片固定安装在下加载框中，上夹持杆与上加载框固定连接，下夹持杆通过螺纹连接杆与间隙消除螺母与下加载框固定配合。本发明具有能避免试验机夹持力对试样造成损伤、消除夹具部件之间的连接间隙，提高测试精度、试件能精确对中的优点。
【IPC分类】G01N3/02, G01N3/04, G01N3/08
【公开号】CN105334110
【申请号】CN201510899949
【发明人】于国强, 宋迎东, 高希光, 薛建刚
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月8日