复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及复合材料粘结拉伸试验，尤其涉及一种复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验方法。
【背景技术】
[0002]复合材料是将覆层与基材按一定的包覆比，经一定的复合工艺层状复合在一起。复合工艺是为了适应不同材料的需求，使复合后的材料性能更优异，使每一层材料充分发挥其不同的性能，因而复合材料具有更多更好的性能，以及更低的成本。
[0003]金属层状复合材料由于具有优异的综合性能，已在发电、石油、化工、汽车、建筑等领域获得广泛的应用。金属层状复合材料界面的结合质量会影响产品的使用及其寿命，因此界面结合质量是评价金属层状复合材料性能优劣的主要指标。
[0004]目前，评价金属层状复合材料界面结合强度的主要定量方法有剪切试验、剥离试验和粘结拉伸试验等。剪切试验对试样制备及加工精度要求较高，对界面平直度要求较高，且难以对覆层较薄(<0.5mm厚)的层状复合材料界面进行有效评价。而剥离实验得到的是单位宽度试样的剥离力，不能明确标示界面的结合强度。与上述两种试验方法相比，粘结拉伸试验试样制备简单，对试样也没有如剪切拉伸对试样的高要求，且可通过在基材和覆层两面粘结圆棒进行拉伸，因而可以评估较薄试样的界面结合强度，结果相对准确可靠，因此，粘结拉伸试验是一种评价界面结合强度行之有效且简单方便的试验方法。
[0005]但在粘结过程中，理想的情况是拉伸圆棒/复合材料/拉伸圆棒在同一轴心线上，这样可以保证均匀的拉应力状态，否则会使试验结果不准确。但实际上是很难保证拉伸圆棒和试样绝对的同心，一是加工制造难保证三者同心，再者，在粘接拉伸圆棒和复合材料时，粘结时的不对中、粘胶的厚度在粘接面上的不均匀也会导致粘结的三方存在一定在偏心。因此在拉伸机夹头夹持圆棒的过程中由于夹持力较大会在胶粘处存在有剪切力甚至是扭力，而使圆棒与复合材料在胶粘处开裂，导致试验失败。
[0006]因此有必要设计一种试样拉伸模具及试验方法，使得复合材料做粘结拉伸试验时，在圆棒与试样的轴线不可能保证绝对的同轴度的情况下，避免试验机在在夹持圆棒时造成圆棒与复合材料的胶粘处开裂而导致试验失败的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验方法，以解决现有技术存在的不足。
[0008]为了实现上述目的，本发明提供了一种复合材料试样粘结拉伸的试验模具，所述复合材料包括基材和覆层，所述试样的基材和覆层上分别粘接有拉伸圆棒，所述模具包括铰接连接装置，该铰接连接装置包括铰接头，所述铰接头的第一端与拉伸试验机连接，所述铰接头的第二端与所述拉伸圆棒连接。
[0009]上述的模具，所述铰接连接装置为球铰式结构，所述铰接头包括呈球状的球接头、用于包容所述球接头并与所述球接头形成球铰连接的球铰座，该球铰座为所述铰接头的第一端;所述铰接头还包括连接杆，该连接杆与所述球接头连接，该连接杆为所述铰接头的第
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[0010]上述的模具，所述球铰座包括左铰座和右铰座，所述左铰座和右铰座的连接面上分别开有等径的部分球状凹槽，所述左铰座和所述右铰座连接后合在一起的所述球状凹槽与所述球接头形成球铰连接关系。
[0011 ]上述的模具，所述连接杆与所述球接头为一体加工而成或是两件经螺纹或焊接固定连接，所述球接头在所述球铰座内任意平面转动的角度范围是0-180度。
[0012]上述的模具，所述铰接头还包括螺栓组，用于固定所述左铰座和所述右铰座。
[0013]上述的模具，所述铰接头的连接杆在与所述拉伸圆棒连接端开有平行所述连接杆的轴向方向的圆柱孔，用于穿入卡紧所述拉伸圆棒。或者，所述模具还可进一步包括连接套筒，该套筒连接所述铰接连接装置和所述拉伸圆棒，其连接方式为螺纹连接或键连接或涨紧连接或销连接。
[0014]本发明提供了一种用上述模具进行试验的方法，被测试样的一端通过与其连接的所述铰接连接装置与拉伸试验机连接，其相对试验机可沿任意方向在一定角度范围内转动。
[0015]所述测量方法包括以下步骤:
[0016]SI:准备复合材料试样；
[0017]S2:把所述模具的一端与拉伸试验机连接；
[0018]S3:把所述模具的另一端与试样的一端连接；
[0019]S4:把试样的另一端与试验机连接；
[0020]S5:利用拉伸试验机进行拉伸。
[0021 ]上述的方法，所述铰接连接方式为球铰连接。
[0022]本发明提供的复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验方法，使得复合材料做粘结拉伸试验时，在圆棒与试样的轴线不可能保证绝对的同轴度的情况下，避免试验机在在夹持圆棒时造成圆棒与复合材料的胶粘处开裂而导致试验失败的问题。
【附图说明】
[0023]图1是第一实施例中复合材料试样粘结拉伸的试验模具立面结构示意图；
[0024]图2是图1中的A向视图结构示意图；
【具体实施方式】
[0025]以下结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的【具体实施方式】和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
[0026]复合材料包括基材和覆层，用以作粘结拉伸试样的基材和覆层上分别粘接有拉伸圆棒。本技术方案的目的在于提供一种复合材料试样粘结拉伸的试验模具与试验方法，该模具包括铰接连接装置，该铰接连接装置包括铰接头，所述铰接头的第一端与拉伸试验机连接，所述铰接头的第二端与所述拉伸圆棒连接。由此，原来与拉伸试验机刚性连接的试样，通过与之连接的铰接装置，在夹持拉伸时，能相对拉伸试验机灵活转动，消除了拉伸试验机夹持在其上后在粘胶面上可能存在的剪切力或扭矩。
[0027]具体实施时，可选用多种铰接结构来实现上述技术方案，比如可沿任意方向转动的万向接头、可沿任意方向转动的关节接头等来实现本技术方案。在此，只举方案较为简单的例子来加以说明。
[0028]第一实施例
[0029]如图1所示，为本实施例提供的模具，所述铰接连接装置I为球铰式结构，所述铰接头11包括呈球状的球接头111、用于包容所述球接头111并与所述球接头111形成球铰连接的球铰座112，该球铰座112为所述铰接头11的第一端;所述铰接头11还包括连接杆114，该连接杆114与所述球接头111连接，该连接杆114为所述铰接头11的第二端。
[0030]上述的模具，所述球铰座112包括左铰座1121和右铰座1122，所述左铰座1121和右铰座1122的连接面上分别开有等径的部分球状凹槽，所述左铰座和所述右铰座连接后合在一起的所述球状凹槽与所述球接头111形成球铰连接关系。铰座的外部形状不需特制，拉伸试验机夹头能夹持即可。在此实施例中左铰座1121和右铰座都制成普通的易加工的长方体形状。球铰座112的俯视图见图2所示。