碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法
【专利摘要】本发明提供了一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法，所述夹具包括楔形夹块、内部配合楔形夹块而外部可以沿着导箱滑动的压头、用于安放所述楔形夹和所述压头的导箱、用于调整两侧间隙的垫片和厚度被设置为与被测试件的标距相等的U形开口量块。本发明还提供一种利用所述夹具进行压缩试验的方法。本发明的压缩试验夹具保证了加载中心线与试件中心线的同心度，而且避免打滑现象的发生，并且提高试验的准确性和数据的精确性。
【专利说明】碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种压缩试验夹具及试验方法，属于宏观力学性能测试【技术领域】。
技术背景
[0002]随着科技的发展，复合材料以其自重轻、比强度高、抗疲劳、耐腐蚀性等优点而被广泛应用于各个领域，诸如航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。常见的复合材料包括碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、高分子聚合物纤维增强复合材料等，由于复合材料的广泛应用，因此复合材料的性能测试也受到越来越多的关注。压缩试验是测定材料在轴向静压力作用下的力学性能的试验，是材料机械性能试验的基本方法之一。通过压缩试验可以测量出材料的压缩强度极限、弹性模量、比例极限等力学性能。因此，复合材料的压缩试验也是对于复合材料力学性能测试的一个十分重要的方面。
[0003]在现有技术中，在复合材料压缩性能试验中，通常采用高强度的环氧胶将要被测试的层合板试件的端部与加载杆端部粘结在一起，而为了保证试验的准确性，通常将加载杆端部加工成与试件具有相同的形状，但是加载杆端部与试件端部粘合时，往往目测其对中性，因此，现有技术的方法在一定程度上不具备较高的精确性。其次，复合材料的压缩试验也可以在电子万能试验机上进行，数据通过仪器连接到计算机上进行采集，最终得到试件的压缩强度、弹性模量等性能，该方法所采用的夹具在低温下不易安装，对试件存在一定的破坏性，且成本较高，操作繁琐。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供了一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法，该试验夹具及试验方法克服了现有复合材料压缩性能试验技术中，往往目测其对中性，从而不具备较高精确性的缺陷。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法，复合材料层合板压缩试验专用夹具该专用夹具包括楔形夹块、压头、导箱、U形开口量块；所述楔形夹块为楔形结构，并且与压头的楔形口相配合；所述压头的内部为楔形口并且外部可以沿着导箱滑动；所述导箱为实验夹具的外壳，其上表面开孔用于在试验过程中对试件的破坏进行观察，楔形夹块和压头均安置于导箱内，导箱可以保证试件的对中性。
[0006]所述U形开口量块具有U形开口，并且其在试验过程中不被装配到夹具中，其厚度等于被测试件的标距。
[0007]所述楔形夹块与压头之间设有矩形垫片，用以实现调整楔形夹块与压头之间的间隙；所述导箱在试验过程中起到安放所述楔形夹块和所述压头并且保证被测试件对中性的作用；所述U形开口量块的厚度与被测试件的标距相等；在该专用夹具中，外层导箱保持了试件的对中性；当给压头施加载荷时，U形开口量块两边挤压楔形夹块和垫片，由于压头为楔形的，两个夹块挤压并夹紧试件；夹紧后，取下所述U形开口量块并将试件放到压缩试验机上进行压缩试验。
[0008]复合材料层合板进行压缩试验的方法流程图，其试验过程如下，SI将试件放置在平行中心面内；S2对称地放置楔形夹块，其中，楔形夹块被放置在内部为楔形、外部可以沿着导箱滑动的压头内；S3依所述楔形夹块与压头之间的空隙大小对称选择矩形垫片的厚度及数量，两边放置的垫片厚度和数量应相同从而保证试件的对中性；S4将压头放置导箱内，由于压缩破坏与试件在夹头中间段的长度有关，因此应保证中间段长度一致；S5调整楔形夹块位置使试件中间露出部分的长度与U形开口量块的厚度相同，从而保证每个试件夹持位置中间的长度一致，外层导箱保持了试件的对中性，当给压头施加载荷时，U形开口量块外两边挤压夹块和垫片，由于压头为楔形的，两个夹块挤压并夹紧试件；S6夹紧后，取下所述U形开口量块并将试件放到压缩试验机上进行压缩试验。
[0009]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。
[0010]由于试件的试验段长度相对短，通过楔形夹块运动而夹紧产生的摩擦力给试验试件加载，其可以尽量避免测试中的试件弯曲现象发生。该压缩试验夹具保证了加载中心线与试件中心线的同心度，而且避免打滑现象的发生，并且从而提高试验的准确性和数据的精确性。而且，本发明的压缩试验夹具同时具有结构简单、易于加工和降低成本的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的压缩试验夹具装配示意图。
[0012]图2为本发明的压缩试验夹具压头立体图。
[0013]图3为本发明的压缩试验夹具楔形夹块立体图。
[0014]图4为本发明的压缩试验夹具导箱立体图。
[0015]图5为本发明的压缩试验夹具U形开口量块立体图。
[0016]图6为本发明的压缩试验夹具进行压缩测试的方法流程图。
[0017]图中:1、楔形夹块，2、压头，3、导箱，4、U形开口量块。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0019]如图1-4，一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具，该专用夹具包括楔形夹块1、压头2、导箱3、U形开口量块4 ;所述楔形夹块I为楔形结构，并且与压头2的楔形口相配合；所述压头2的内部为楔形口并且外部可以沿着导箱3滑动；所述导箱3为实验夹具的外壳，其上表面开孔用于在试验过程中对试件的破坏进行观察，楔形夹块I和压头2均安置于导箱3内，导箱3可以保证试件的对中性。
[0020]如图5所示，所述U形开口量块4具有U形开口，并且其在试验过程中不被装配到夹具中，其厚度等于被测试件的标距。
[0021]所述楔形夹块I与压头2之间设有矩形垫片，用以实现调整楔形夹块I与压头2之间的间隙；所述导箱3在试验过程中起到安放所述楔形夹块和所述压头并且保证被测试件对中性的作用；所述U形开口量块4的厚度与被测试件的标距相等；在该专用夹具中，夕卜层导箱3保持了试件的对中性；当给压头2施加载荷时，U形开口量块4两边挤压楔形夹块I和垫片，由于压头2为楔形的，两个夹块挤压并夹紧试件；夹紧后，取下所述U形开口量块4并将试件放到压缩试验机上进行压缩试验。
[0022]如图6所示为复合材料层合板进行压缩试验的方法流程图，其试验过程如下，SI将试件放置在平行中心面内；S2对称地放置楔形夹块1，其中，楔形夹块被放置在内部为楔形、外部可以沿着导箱3滑动的压头2内；S3依所述楔形夹块I与压头2之间的空隙大小对称选择矩形垫片的厚度及数量，两边放置的垫片厚度和数量应相同从而保证试件的对中性；S4将压头2放置导箱3内，由于压缩破坏与试件在夹头中间段的长度有关，因此应保证中间段长度一致；S5调整楔形夹块位置使试件中间露出部分的长度与U形开口量块4的厚度相同，从而保证每个试件夹持位置中间的长度一致，外层导箱3保持了试件的对中性，当给压头施加载荷时，U形开口量块4外两边挤压夹块和垫片，由于压头2为楔形的，两个夹块挤压并夹紧试件；S6夹紧后，取下所述U形开口量块4并将试件放到压缩试验机上进行压缩试验。
[0023]上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具，其特征在于:该专用夹具包括楔形夹块(I)、压头(2)、导箱(3)、U形开口量块(4);所述楔形夹块(I)为楔形结构，并且与压头(2)的楔形口相配合；所述压头(2)的内部为楔形口并且外部可以沿着导箱(3)滑动；所述导箱(3)为实验夹具的外壳，其上表面开孔用于在试验过程中对试件的破坏进行观察，楔形夹块(I)和压头(2)均安置于导箱(3)内，导箱(3)可以保证试件的对中性。
2.依权利要求1所述的一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具，该复合材料层合板进行压缩试验的方法流程，其特征在于:S1将试件放置在平行中心面内；S2对称地放置楔形夹块(1)，其中，楔形夹块被放置在内部为楔形、外部可以沿着导箱(3)滑动的压头(2)内；S3依所述楔形夹块(I)与压头(2)之间的空隙大小对称选择矩形垫片的厚度及数量，两边放置的垫片厚度和数量应相同从而保证试件的对中性；S4将压头(2)放置导箱(3)内，由于压缩破坏与试件在夹头中间段的长度有关，因此应保证中间段长度一致；S5调整楔形夹块位置使试件中间露出部分的长度与U形开口量块(4)的厚度相同，从而保证每个试件夹持位置中间的长度一致，外层导箱(3)保持了试件的对中性，当给压头施加载荷时，U形开口量块(4)外两边挤压夹块和垫片，由于压头(2)为楔形的，两个夹块挤压并夹紧试件；S6夹紧后，取下所述U形开口量块(4)并将试件放到压缩试验机上进行压缩试验。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具，其特征在于:所述U形开口量块(4)具有U形开口，并且其在试验过程中不被装配到夹具中，其厚度等于被测试件的标距； 所述楔形夹块(I)与压头(2)之间设有矩形垫片，用以实现调整楔形夹块(I)与压头(2)之间的间隙；所述导箱(3)在试验过程中起到安放所述楔形夹块和所述压头并且保证被测试件对中性的作用；所述U形开口量块(4)的厚度与被测试件的标距相等；在该专用夹具中，外层导箱(3 )保持了试件的对中性。
【文档编号】G01N3/04GK103760017SQ201410054101
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年2月18日 优先权日:2014年2月18日
【发明者】龙连春, 齐文文, 王亭亭 申请人:北京工业大学