用于材料双轴拉伸试验的加载装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于材料双轴拉伸试验的加载装置及方法，属于复合材料复杂载荷测试领域。该装置由上下两个完全一样的Y型拉伸夹头构成；每个Y型拉伸夹头均由一个夹持端（1）和两个加载臂（2）组成；两个加载臂呈直角，夹持端位于该直角平分线上；每个加载臂（2）具有一个长条形槽口，长条形槽口将该加载臂（2）分割成前、后两个加载支臂；加载支臂均匀设置螺栓孔（3）；上述两个Y型拉伸夹头呈对开口对称布置，形成正方形闭合空间。与现有技术相比，本发明设备构造简单，便于维护，能够方便的配合万能试验机实现双轴拉伸加载试验，降低试验成本。
【专利说明】用于材料双轴拉伸试验的加载装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于材料双轴拉伸试验的加载装置及方法，属于复合材料复杂载 荷测试领域。
【背景技术】
[0002] 复合材料在承力结构中的应用比重越来越大，使得材料承受的应力状态也越来越 复杂。因此，对复合材料的强度特性，特别是双轴应力或多轴应力状态下的破坏特性的研究 也越发必要，以保证材料结构在使用中的安全。
[0003] 目前复合材料单轴性能测试技术较为成熟，一般只需通过某一个加载方向 进行加载，即可获得材料的单轴力学性能，常见的复合材料单轴测试标准可参见GB/T 1447-2005 (静态拉伸性能测试）及GB/T 16779-2008 (拉-拉疲劳性能测试）等。而复合 材料双轴性能测试方法则无任何标准可以遵循。
[0004] 目前，双轴加载设备一般分为两大类：（1)利用单轴加载系统构成的双轴加载 设备；（2)利用两个或多个加载系统构成的双轴加载设备。第一类装置主要利用一定的 机械结构实现双轴加载，如发明专利"一种用于材料双向加载试验的试验装置"（授权号 CN102353578B)，该装置可以实现双轴拉伸加载，但各类连接结构较多，实际实现较为复杂。 第二类装置由两个或多个加载系统独立实现（参见文献"蔡登安，周光明，王新峰，等.纤 维增强复合材料双轴强度研究进展.宇航材料工艺，2014,（4) : 11-18. ")，这种试验装置较 容易实现任意比例双轴拉伸或压缩试验，但由于试验设备构造复杂，成本较高，而且对控制 系统的要求较高，因而该方法的应用在一定程度上受到了限制。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种用于材料双轴拉 伸试验的加载装置。
[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007] -种用于材料双轴拉伸试验的加载装置，其特征在于：该装置由上下两个完全一 样的Y型拉伸夹头构成；每个Y型拉伸夹头均由一个夹持端和两个加载臂组成；两个加载 臂呈直角，夹持端位于该直角平分线上；每个加载臂具有一个长条形槽口，长条形槽口将该 加载臂分割成前、后两个加载支臂；加载支臂均匀设置螺栓孔；上述两个Y型拉伸夹头呈对 开口对称布置，形成正方形闭合空间。
[0008] 用于材料双轴拉伸试验的加载装置的加载方法，其特征在于包括以下过程：步骤 1、将试样切割成正方形板样试件，四周伸出用于夹持的凸出部分，在该突出部分粘贴好加 强片；步骤2、按加载装置螺栓孔的布置在正方形板样试件的凸出部分打孔；步骤3、将正方 形板样试件与上下两个Y型拉伸夹头通过螺栓连接起来；步骤4、通过上下两个Y型拉伸夹 头的夹持端安装在万能试验机上，调节好对心位置；步骤5、操作试验机调节间隙，使试样 处于微拉伸状态；利用等角度载荷分配原理，装置上下载荷为F，根据直角等腰三角形的夹 头结构，正方形试样各边实际分配的拉伸载荷为朽忑，可实现加载比例为1:1的等轴双向 拉伸加载试验；步骤6、根据不同试样材料设置加载速率，进行双轴拉伸测试，通过应变片 及应变仪或光学测量系统测量应变或变形。
[0009] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0010] 1、装置构造简单，便于加工及维护，能够方便的完成试验任务；
[0011] 2、试样形状加工容易，不需要特殊的加工形状；
[0012] 3、能够在万能试验机上实现双轴拉伸加载试验，试验成本较低；
[0013] 4、载荷分配均匀，具有足够的等双轴拉伸加载精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的结构示意图；
[0015] 图2为本发明的正视图和侧视图；
[0016] 图3为本发明工作时试样的载荷分配示意图；
[0017] 图中各标号名称：1、夹持端，2、加载臂，3、螺栓孔。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明进行详细说明：
[0019] 实施例
[0020] -种用于材料双轴拉伸试验的加载装置，其结构如图1、图2所示，该装置由上下 两个完全一样的Y型拉伸夹头构成；每个Y型拉伸夹头均由一个夹持端1和两个加载臂2组 成；两个加载臂呈直角，夹持端位于该直角平分线上；每个加载臂2具有一个长条形槽口， 长条形槽口将该加载臂2分割成前、后两个加载支臂；加载支臂均匀设置螺栓孔3 ;
[0021] 上述两个Y型拉伸夹头呈对开口对称布置，形成正方形闭合空间。
[0022] 用于材料双轴拉伸试验的加载装置的加载方法，其特征在于包括以下过程：
[0023] 步骤1、将试样切割成正方形板样试件，四周伸出用于夹持的凸出部分，在该突出 部分粘贴好加强片；
[0024] 步骤2、按加载装置螺栓孔3的布置在正方形板样试件的凸出部分打孔；
[0025] 步骤3、将正方形板样试件与上下两个Y型拉伸夹头通过螺栓连接起来；
[0026] 步骤4、通过上下两个Y型拉伸夹头的夹持端1安装在万能试验机上，调节好对心 位置；
[0027] 步骤5、操作试验机调节间隙，使试样处于微拉伸状态；如图3所示，利用等角度载 荷分配原理，装置上下载荷为F，根据直角等腰三角形的夹头结构，正方形试样各边实际分 配的拉伸载荷为可实现加载比例为1:1的等轴双向拉伸加载试验；
[0028] 步骤6、根据不同试样材料设置加载速率，进行双轴拉伸测试，通过应变片及应变 仪或光学测量系统测量应变或变形。
【权利要求】
1. 一种用于材料双轴拉伸试验的加载装置，其特征在于： 该装置由上下两个完全一样的Y型拉伸夹头构成；每个Y型拉伸夹头均由一个夹持端 (1) 和两个加载臂（2)组成；两个加载臂呈直角，夹持端位于该直角平分线上；每个加载臂 (2) 具有一个长条形槽口，长条形槽口将该加载臂（2)分割成前、后两个加载支臂；加载支 臂均匀设置螺栓孔（3); 上述两个Y型拉伸夹头呈对开口对称布置，形成正方形闭合空间。
2. 利用权利要求1所述的用于材料双轴拉伸试验的加载装置的加载方法，其特征在于 包括以下过程： 步骤1、将试样切割成正方形板样试件，四周伸出用于夹持的凸出部分，在该突出部分 粘贴好加强片； 步骤2、按加载装置螺栓孔（3)的布置在正方形板样试件的凸出部分打孔； 步骤3、将正方形板样试件与上下两个Y型拉伸夹头通过螺栓连接起来； 步骤4、通过上下两个Y型拉伸夹头的夹持端（1)安装在万能试验机上，调节好对心位 置； 步骤5、操作试验机调节间隙，使试样处于微拉伸状态；利用等角度载荷分配原理，装 置上下载荷为F，根据直角等腰三角形的夹头结构，正方形试样各边实际分配的拉伸载荷为 柯心，可实现加载比例为1:1的等轴双向拉伸加载试验； 步骤6、根据不同试样材料设置加载速率，进行双轴拉伸测试，通过应变片及应变仪或 光学测量系统测量应变或变形。
【文档编号】G01N3/02GK104316393SQ201410536501
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月11日 优先权日:2014年10月11日
【发明者】蔡登安, 周光明 申请人:南京航空航天大学