技术领域本发明涉及复合材料力学性能测试用夹具，具体的说，是一种复合材料Ⅰ型层间断裂韧性测试夹具。
背景技术：
许多先进层合复合材料的缺点之一是层间性能较差，Ⅰ型层间断裂韧性可用于设计许用值的确定。对层合复合材料层间破坏阻抗的认识有益于产品研发和选材。在对复合材料结构进行损伤容限分析和建立设计许用值时，Ⅰ型层间断裂韧性的测定十分必要。进行Ⅰ型层间断裂韧性试验时，在裂纹扩展前，测试人员需要先用手支撑试样未加载端；裂纹扩展后，为确定裂纹尖端的位置，试验人员需要一手持放大镜放大裂纹，一手持手电筒照亮裂纹，仔细观察裂纹尖端的位置并读取裂纹长度。卸载并重新加载后，测试人员需要再用手支撑试样，然后再一手持放大镜放大裂纹，一手持手电筒照亮裂纹，进行裂纹观察，如此反复多次。试验时，测试人员需要对一系列动作进行多次重复，劳动强度较大，不仅容易使人疲劳，也容易让人心情烦躁，导致降低效率降低。
技术实现要素：
本发明的目的：提出一种复合材料Ⅰ型层间断裂韧性测试夹具，可以全程扶持试样未加载端，可安置观察装置和照明装置，观察装置和照明装置可以联动，可以同时观察试样前、后侧面裂纹扩展情况，观察装置和照明装置可以和试样同步升降。本发明的技术方案：一种复合材料Ⅰ型层间断裂韧性测试夹具，夹具由基座、传动装置、夹持装置和观察平台组成：所述基座包括正面板[1]、侧面板[2]和上面板[3]，上面板[3]的下表面和正面板[1]、侧面板[2]的上表面接触并通过螺栓连接；所述传动装置包括横梁连接座[4]、主动齿条[5]、第一约束导轨[6]、限位滑块[7]、从动齿条[8]、第二约束导轨[9]、限位标线[10]和齿轮箱，主动齿条[5]上表面和横梁连接座[4]下表面接触并通过螺栓固定，横梁连接座[4]上表面和横梁接触并通过螺栓固定，主动齿条[5]上设有导轨，第一约束导轨[6]和主动齿条[5]通过导轨配合，第一约束导轨[6]上设有导轨，限位滑块[7]和第一约束导轨[6]通过导轨配合，利用螺栓固定限位滑块[7]位置，从动齿条[8]上设有导轨，第二约束导轨[9]和从动齿条[8]通过导轨配合，齿轮箱包括防护罩[11]、肋板[12]、主动齿轮[13]、齿轮轴[14]、轴承[15]和从动齿轮[16]，轴承[15]嵌入肋板[12]，齿轮轴[14]两端嵌入轴承孔并通过轴承帽固定，主动齿轮[13]和齿轮轴[14]之间通过键连接、主动齿条[5]和主动齿轮[13]吻合，从动齿条[8]和从动齿轮[16]吻合，横梁带动主动齿条[5]沿竖直方向运动，可先后带动主动齿轮[13]、齿轮轴[14]、从动齿轮[16]和从动齿条[8]运动；所述夹持装置包括上夹块[17]和下夹块[18]，上、下夹块和试样之间通过销钉连接，下夹块[18]底部圆柱伸入试验机支座圆孔并通过销子固定；所述观察平台包括升降支架[19]、下支座[20]、上支座[21]、平台[22]、第一滑块[23]、第二滑块[24]、第一观察装置支架[25]、第二观察装置支架[26]、第一照明装置支架[27]、第二找照明装置支架[28]、第一观察装置[29]、第二观察装置[30]、第一照明装置[31]、第二照明装置[32]、同步连杆[33]和支撑螺栓[34]；从动齿条[8]上表面和平台下表面贴合并通过螺栓固定，从动齿条[8]带动平台在竖直方向上移动，平台带动升降支架[19]升降，下支座[20]上设有导轨，升降支架[19]底部的两端部和下支座[20]配合，升降支架[19]底部的端部可沿导轨移动，上支座[21]上设有滑轨，升降支架[19]顶部的两端部和上支座[21]配合，升降支架[19]顶部的两端部可沿导轨移动，平台上设有三个螺纹孔，支撑螺栓[34]与各螺纹孔配合，通过旋转支撑螺栓[34]调整螺栓高度，支撑试样下表面，平台上表面设有导轨，导轨两端设有限位销[35]，第一滑块[23]、第二滑块[24]可与导轨配合沿导轨移动，第一滑块[23]上设有滑轨、第一观察装置支架[25]和第一照明装置支架[27]，第一观察装置支架[25]可沿滑轨前后移动来调节观察装置焦距，第一照明装置支架[27]可绕轴旋转，并通过锁紧螺母固定，以调节光线角度。第二滑块[24]、第二观察装置支架[26]、第二照明装置支架[28]的结构和配合方式与第一滑块[23]、第一观察装置支架[25]、第一照明装置支架[27]相同，第一滑块[23]和第二滑块[24]上设有螺纹孔，通过螺栓将同步连杆[33]固定在两个滑块上，水平拖动同步连杆[33]，第一滑块[23]和第二滑块[24]同步移动。所述的第一观察装置为放大镜或摄像头。所述的第二观察装置为平面镜或摄像头。所述的第一、第二照明装置为手电筒、LED光源或光纤光源。所述的主动齿轮和从动齿轮的分度圆半径比为2:1。所述的主动齿条、从动齿条、主动齿轮和从动齿轮采用圆柱直齿。本发明的优点：目前，I型层间断裂韧性主要用于表征复合材料层合板的韧性性能，也用于结构损伤容限分析和建立设计许用值。与现有技术相比，本发明可以大大降低测试人员劳动强度，显著提高测试效率。在满足国内外测试标准的前提下，通过采取试样端部全程支撑、可安置观察和照明装置、可同时观察试样前后两侧裂纹扩展、观察和照明装置在竖直方向上与试样同步移动四种技术措施减少操作环节，降低测试人员劳动强度，提高测试效率。通过调节平台上支撑螺栓的高度，全程支撑试样端部；观察平台可安置观察和照明装置，不必像过去那样，一手持放大镜，一持手电筒来观察裂纹；试样前后两侧分别设有观察和照明装置，可同时观察试样前后两侧的裂纹扩展情况，利于判断前、后侧裂纹扩展是否同步；利用齿条和齿轮传动，使主动齿轮和从动齿轮的分度圆半径比为2:1，确保平台和试样在竖直方向上始终同步运动，只需要沿水平方向滑动滑块，使观察装置对准裂纹尖端即可。本发明解决了测试过程操作繁琐，测试环节高度重复的难题，使I型层间断裂韧性测试过程简便易行，可以实现大批量、高效率测试。附图说明：图1是本发明夹具的主视图。图2a是本发明夹具的俯视图。图2b是图2a中A部位放大图。图3是本发明夹具的左视图。图4是本发明夹具的局部三维图1。图5是本发明夹具的局部三维图2。具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步详细描述。如图1至图5所示，一种复合材料Ⅰ型层间断裂韧性测试夹具，夹具由基座、传动装置、夹持装置和观察平台组成：所述基座包括正面板1、侧面板2和上面板3，上面板3的下表面和正面板1、侧面板2的上表面接触并通过螺栓连接；所述传动装置包括横梁连接座4、主动齿条5、第一约束导轨6、限位滑块7、从动齿条8、第二约束导轨9、限位标线10和齿轮箱，主动齿条5上表面和横梁连接座4下表面接触并通过螺栓固定，横梁连接座4上表面和横梁接触并通过螺栓固定，主动齿条5上设有导轨，第一约束导轨6和主动齿条5通过导轨配合，第一约束导轨6上设有导轨，限位滑块7和第一约束导轨6通过导轨配合，利用螺栓固定限位滑块7位置，从动齿条8上设有导轨，第二约束导轨9和从动齿条8通过导轨配合，齿轮箱包括防护罩11、肋板12、主动齿轮13、齿轮轴14、轴承15和从动齿轮16，轴承15嵌入肋板12，齿轮轴14两端嵌入轴承孔并通过轴承帽固定，主动齿轮13和齿轮轴14之间通过键连接、主动齿条5和主动齿轮13吻合，从动齿条8和从动齿轮16吻合，横梁带动主动齿条5沿竖直方向运动，可先后带动主动齿轮13、齿轮轴14、从动齿轮16和从动齿条8运动；所述夹持装置包括上夹块17和下夹块18，上、下夹块和试样之间通过销钉连接，下夹块18底部圆柱伸入试验机支座圆孔并通过销子固定；所述观察平台包括升降支架19、下支座20、上支座21、平台22、第一滑块23、第二滑块24、第一观察装置支架25、第二观察装置支架26、第一照明装置支架27、第二找照明装置支架28、第一观察装置29、第二观察装置30、第一照明装置31、第二照明装置32、同步连杆33和支撑螺栓34；从动齿条8上表面和平台下表面贴合并通过螺栓固定，从动齿条8带动平台在竖直方向上移动，平台带动升降支架19升降，下支座20上设有导轨，升降支架19底部的两端部和下支座20配合，升降支架19底部的端部可沿导轨移动，上支座21上设有滑轨，升降支架19顶部的两端部和上支座21配合，升降支架19顶部的两端部可沿导轨移动，平台上设有三个螺纹孔，支撑螺栓34与各螺纹孔配合，通过旋转支撑螺栓34调整螺栓高度，支撑试样下表面，平台上表面设有导轨，导轨两端设有限位销35，第一滑块23、第二滑块24可与导轨配合沿导轨移动，第一滑块23上设有滑轨、第一观察装置支架25和第一照明装置支架27，第一观察装置支架25可沿滑轨前后移动来调节观察装置焦距，第一照明装置支架27可绕轴旋转，并通过锁紧螺母固定，以调节光线角度。第二滑块24、第二观察装置支架26、第二照明装置支架28的结构和配合方式与第一滑块23、第一观察装置支架25、第一照明装置支架27相同，第一滑块23和第二滑块24上设有螺纹孔，通过螺栓将同步连杆33固定在两个滑块上，水平拖动同步连杆33，第一滑块23和第二滑块24同步移动。所述的第一观察装置为放大镜或摄像头。所述的第二观察装置为平面镜或摄像头。所述的第一、第二照明装置为手电筒、LED光源或光纤光源。所述的主动齿轮和从动齿轮的分度圆半径比为2:1。所述的主动齿条、从动齿条、主动齿轮和从动齿轮采用圆柱直齿。下面结合附图1、附图2、附图3和附图4对本发明作进一步描述。在进行复合材料Ⅰ型层间断裂韧性试验前，将下夹块18底部圆柱部分插入试验机下连杆，用销子固定，将上夹块17和试验机上夹头连接，再用螺栓将横梁连接座4固定在试验机横梁上。用销钉将试样上、下表面预制裂纹端的铰链分别和上夹块17、下夹块18连接。调节支撑螺栓34的高度，使受支撑的试样处于水平状态。调节试验机横梁，使试样预制裂纹端刚好闭合，不受拉力和压力作用。将第一观察装置29、第二观察装置30、第一照明装置31、第二照明装置32分别安置在对应的支架上，调节第一观察装置支架25和第二观察装置支架26，打开光源，调节第一照明装置支架27和第二找照明装置支架28，使观察装置能够清晰显示试样侧面情况，调节完毕即可开始试验。