用于C型梁的力学性能测试夹具的制作方法

本发明涉及一种力学性能测试夹具，用于在C型梁力学性能测试中夹持C型梁。

背景技术：

梁是飞机结构中最主要的受力构件之一，如翼面结构中的大梁、机身结构中的纵梁等，它们通常由只受剪切载荷的腹板及受轴向拉、压载荷的缘条构成，其几何特征是长度尺寸远大于高度和宽度尺寸。C形梁是飞机机翼、水平尾翼、垂直尾翼、方向舵等翼面类结构的重要组成部件，其制造质量和装配性能直接影响飞机的性能和使用寿命。由于所使用的复合材料树脂基体的固化收缩、树脂/纤维/模具热膨胀系数不同、各向异性等多因素影响，导致C型梁存在一定的开闭角制造偏差，这将直接影响C型梁后续的装配性能。现有测试夹具无法模拟C型梁装配时的受力状态，不能提供装配夹紧力与变形之间的关系。所以发明一种可以模拟C型梁装配状态、并能够测试C型梁在装配夹紧力下的变形响应的试验夹具是很有必要的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种力学性能测试夹具，其可用于在C型梁力学性能测试中正确夹持有开闭角的C型梁。

为实现上述目的，本发明的测试夹具用于C型梁力学性能测试中在外部的试验机上夹持C型梁试样。根据本发明，测试夹具包括上部夹具和下部夹具。

上部夹具包括：上部夹头，上部夹头沿竖直方向呈倒U形，在上部夹头的两侧设有同轴的、沿水平方向延伸的圆形通孔；上支撑杆，上支撑杆的径向横截断面的外轮廓中的一部分呈圆弧形，使得上支撑杆可在上部夹头的圆形通孔中自由转动，径向横截断面中的另一部分呈直线形，形成圆形通孔的轴线平行的上部平面表面；两个上横向定位滑块和一个上纵向定位压片，两个上横向定位滑块套装在上支撑杆上，上纵向定位压片在两侧分别与两个上横向定位滑块连接。

下部夹具包括：下部夹头，下部夹头沿竖直方向呈正U形，在下部夹头的两侧设有同轴的、沿水平方向延伸的圆形通孔；下支撑杆，下支撑杆的径向横截断面的外轮廓中的一部分呈圆弧形，使得下支撑杆可在下部夹头的圆形通孔中自由转动，径向横截断面中的另一部分呈直线形，形成圆形通孔的轴线平行的下部平面表面；两个下横向定位滑块和一个下纵向定位压片，两个下横向定位滑块套装在下支撑杆上，下纵向定位压片在两端分别与两个下横向定位滑块连接。

通过上述方案，将C型梁试样装夹在测试夹具上之后，C型梁试样的内部水平表面紧贴上支撑杆的上部平面表面和下支撑杆的下部平面表面，从而实现模拟C型梁装配时的受力状态，准确测试C型梁试样在装配夹紧力作用下的变形相应。

作为本发明的一种改进，在上支撑杆的下侧与外部试验机的夹持中心线相交处设有标记，上部夹具还具有上横向滑块定位连杆，上横向滑块定位连杆设有另一标记，该另一标记对齐上支撑杆的标记使得上横向滑块定位连杆能在两端分别与两个上横向定位滑块连接。在下支撑杆的上侧与外部试验机的夹持中心线相交处设有标记，上部夹具还具有下横向滑块定位连杆，下横向滑块定位连杆设有另一标记，该另一标记对齐下支撑杆的标记使得上横向滑块定位连杆能在两端分别与两个上横向定位滑块连接。这种结构可通过简单的方式实现C型梁试样的中心线与外部试验机的夹持中心线重合。

优选地，根据本发明在上支撑杆的下侧的标记为凹槽，在上横向滑块定位连杆上的标记为凸块。优选地，在下支撑杆的上侧的标记为凹槽，在下横向滑块定位连杆上的标记为凸块。

作为本发明的另一种改进方案，上纵向定位压片在两端分别通过螺母与两个上横向定位滑块连接，下纵向定位压片在两端分别通过螺母与两个下横向定位滑块连接，从而测试夹具匹配不同厚度的C型梁试样。优选地采用蝶形螺母。

作为本发明的另一种改进方案，上部夹具和下部夹具彼此活动地连接。优选地，上部夹头的两个侧壁上设置有上部导轨/导槽，下部夹头的两个侧壁上设置有下部导轨/导槽，上部导轨/导槽和下部导轨/导槽彼此沿竖直方向滑动连接。由此，上部夹具和下部夹具形成一体的结构，易于装夹在试验机的钳口上。

附图说明

接下来根据附图示例性地详细阐述本发明。其中：.

图1为测试夹具的组装状态图；

图2为图1中的测试夹具的分解图；

图3为图1中的测试夹具的上支撑杆的径向横截断面图；

图4为图1中的测试夹具的下支撑杆的径向横截断面图；

具体实施方式

从图1和图2中可见，测试夹具1由上部夹具和下部夹具组成。上部夹具可安装于未示出的试验机的上钳口上，下部夹具可安装于试验机的下钳口上。

上部夹具包括上部夹头2、上部导槽3、上支撑杆5、上支撑杆定位螺母4、两个上横向定位滑块6A、上纵向定位压片9A、两个蝶形螺母8、上横向滑块定位连杆7A。上部夹头2呈U形、沿竖直方向向下开口并且可通过其上部夹片15安装于试验机的上钳口上。在上部夹头2的两侧设有同轴的、沿水平方向延伸的圆形通孔18。上支撑杆5穿过通孔18并且可在通孔18中自由转动。结合图3可见，在上支撑杆5的径向横断截面的外轮廓中，下部呈圆弧形，上部呈直线形，因此上支撑杆的上部平面表面与通孔18的轴线平行。为了限制上支撑杆5的沿水平方向的自由度，在上支撑杆5的两端面处钻有螺纹孔，两个上支撑杆定位螺母4可穿过通孔18旋入其中。两个上横向定位滑块6A分别在两端套装在上支撑杆5上并抵靠C型梁试样19，用来对夹持后的C型梁试样19进行横向定位。上横向定位滑块6A的上部钻有沿竖直方向的螺纹孔21，通过将蝶形螺母8穿过下纵向定位压片9A两端处的通孔20旋入该螺纹孔21可使上纵向定位压片9A在两端分别与两个上横向定位滑块6A连接，蝶形螺母的旋合深度根据C型梁试样的厚度而不同。为了实现简单地使C型梁试样19的中心线与外部试验机的夹持中心线I重合，上横向定位滑块6A下部钻有沿水平方向的螺纹孔，在上支撑杆5的下侧与夹持中心线I相交处设有凹槽16，并且在上横向定位连杆7A设有与凹槽相匹配的凸块17，将凸块17与凹槽16对齐能使将上横向定位连杆7A通过其两端处的外螺纹在两端与两个上横向定位滑块6A连接。在上部夹头2的两侧处还分别设有的上部导槽3。

下部夹具包括下部夹头11、下部导轨12、下支撑杆13、下支撑杆定位螺母4、两个下横向定位滑块6B、下纵向定位压片9B、两个蝶形螺母8、下横向滑块定位连杆7B。下部夹头11呈U形、沿竖直方向向上开口并且可通过其下部夹片10安装于试验机的下钳口上。在下部夹头11的两侧设有同轴的、沿水平方向延伸的圆形通孔18。下支撑杆13穿过通孔18并且可在通孔18中自由转动。结合图4可见，在下支撑杆13的径向横断截面的外轮廓中，上部呈圆弧形，下部呈直线形，因此下支撑杆的下部平面表面与通孔18的轴线平行。为了限制下支撑杆13的沿水平方向的自由度，在下支撑杆13的两端面处钻有螺纹孔，两个下支撑杆定位螺母4可穿过通孔18可旋入其中。两个下横向定位滑块6B分别在两端套装在下支撑杆13上并抵靠C型梁试样19，用来对夹持后的C型梁试样19进行横向定位。下横向定位滑块6B的下部钻有沿竖直方向的螺纹孔21，通过将蝶形螺母8穿过下纵向定位压片9B两端处的通孔20旋入该螺纹孔21可使下纵向定位压片9B在两端分别与两个下横向定位滑块6B连接，蝶形螺母的旋合深度根据C型梁试样19的厚度而不同。为了实现简单地使C型梁试样的中心线与外部试验机的夹持中心线I重合，下横向定位滑块6B下部钻有沿水平方向的螺纹孔，在下支撑杆5的上侧与夹持中心线I相交处设有凹槽16，并且在下横向定位连杆7B设有与凹槽相匹配的凸块17，将凸块17与凹槽16对齐能使将下横向定位连杆7B通过其两端处的外螺纹在两端与两个下横向定位滑块6B连接。在下部夹头2的两侧处还分别设有的下部导轨12，通过上部导槽3和下部导轨12，上部夹头2和下部夹头11和滑动连接。

在力学性能测试时，使用上述测试夹具1夹持C型梁试样19，包括如下步骤：

(1)分别将上部夹具和下部夹具装夹在试验机的钳口上；

(2)根据C型梁试样19的长度调节上部夹具和下部夹具之间的距离；

(3)将C型梁试样19放入测试夹具1中并调整上、下支撑杆，使C型梁试样19分别贴靠上支撑杆的上部平面表面和下支撑杆的下部平面表面；

(4)将上横向滑块定位连杆7A的凸块17对齐上支撑杆的凹槽16，并且使上横向滑块定位连杆7A与两个上横向定位滑块6A连接以及使两个上横向定位滑块6A抵靠C型梁试样19；

(5)将两个蝶形螺母8穿过上纵向定位压片上的通孔20分别旋入两个上横向定位滑块6A的螺纹孔21中；

(6)将上横向滑块定位连杆7A的凸块17对齐上支撑杆的凹槽16，并且使上横向滑块定位连杆7A与两个上横向定位滑块6A连接并且使两个上横向定位滑块6A抵靠C型梁试样19；

(7)将两个蝶形螺母8穿过上纵向定位压片上的通孔20分别旋入两个上横向定位滑块6A的螺纹孔21中，夹持完成。