一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装的制作方法

本发明属于飞机结构试验技术领域，具体涉及一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装。

背景技术：

随着科技的发展，复合材料层合板以其重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性等优点，在飞机机身和机翼结构上得到了大量应用。由于制造缺陷或者使用过程中外来物的低速冲击，复合材料层合板内部会出现分层损伤，严重降低复合材料层合板的承载能力。对含分层损伤的复合材料层合板进行压缩试验，可以获得复合材料层合板的剩余压缩强度等力学性能，是验证飞机设计是否成功以及飞机结构是否安全可靠的必须手段。

含分层损伤的复合材料层合板在压缩过程中，其内部分层会逐渐扩展，降低层合板的承载能力。在现有技术中，通过无损检测技术可以检测复合材料层合板在某一状态下的内部损伤，最常用的无损检测技术为超声c扫描技术，主要分为手持式和水浸式。但是，压缩加载与无损检测成像很难同步进行。如果在加载过程中使用手持式无损检测仪器，可以判断在某个位置是否存在损伤，但其不能成像，对于后期数据重现无法实现；如果加载到某一状态，将层合板放置到水浸式无损检测装置中进行无损检测，可以精确成像，但是当对试验件进行再次加载时，就会存在“二次加载”的问题，影响试验结果的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装。在压缩加载的同时，进行无损检测成像，克服了现有复合材料层合板压缩试验中存在的手持式无损检测仪器无法成像的不足，避免了水浸式无损检测装置存在的“二次加载”的影响，使试验结果更接近真实情况，同时便于数据后处理。

本发明提供的所述的一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装，由外部支撑模块、内部支撑模块和加载模块组成。

所述的外部支撑模块由端部支撑板、连接螺栓、连接螺母、吊环螺丝、挡板和螺栓组成。端部支撑板有两块，结构相同。两块端部支撑板均竖直放置，端部支撑板面内开有全厚度通孔，通过连接螺栓和连接螺母将两个端部支撑板组装在一起；端部支撑板上侧面开有螺纹孔，与吊环螺丝配合，方便压缩试验工装的移动；端部支撑板下表面开有凹槽，凹槽内开有螺纹孔，与挡板和螺栓配合，挡板能够防止内部支撑模块和加载模块掉落对压缩试验工装下面的平台造成损坏。

所述的内部支撑模块为复合材料层合板压缩夹具，参考astmd7137-12。

所述的加载模块包括千斤顶和液压泵；千斤顶位于内部支撑模块和外部支撑模块中间，千斤顶伸缩方向与端部支撑板垂直；千斤顶通过管道与外置的液压泵相连。通过液压泵的液压传动，控制千斤顶的伸缩，在外部支撑模块的约束下，对内部支撑模块进行加载，对复合材料层合板进行压缩试验，同时进行无损检测。

通过选择不同长度和宽度的端部支撑板、不同直径和长度的连接螺栓和连接螺母、不同的内部支撑模块、不同尺寸的挡板，可以适应不同长度、宽度和厚度的复合材料层合板的加载与同步无损检测的压缩试验。

本发明的优点在于：

(1)本发明一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装，能够在压缩加载的同时，进行无损检测成像，克服了现有复合材料层合板压缩试验中存在的手持式无损检测仪器无法成像的不足，避免了水浸式无损检测装置存在的“二次加载”的影响，使试验结果更接近真实情况，同时便于数据后处理。

(2)本发明一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装，能够适应不同长度、宽度和厚度的复合材料层合板试件。

(3)本发明一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装，工装具有安装方便和便于操作的特点。

附图说明

图1是本发明的压缩试验工装整体结构的示意图；

图2是本发明的压缩试验工装内部支撑模块的示意图，参考astmd7137-12；

图3是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的示意图；

图4是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的主视图；

图5是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的左视图；

图6是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的俯视图；

图7是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的端部支撑板的示意图；

图8是本发明的压缩试验工装外部支撑模块的端部支撑板的主视图；

图9是本发明的压缩试验工装进行加载和同时无损检测的方法流程图。

图中：

1-加载模块、2-连接螺栓、3-端部支撑板、4-挡板、5-连接螺母、6-吊环螺丝、7-螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的一种复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装作进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，本发明提供的所述复合材料层合板的加载与无损检测同步的压缩试验工装，由外部支撑模块、内部支撑模块和加载模块1组成；图2为内部支撑模块结构示意图，参考astmd7137-12；图3为外部支撑模块结构示意图，所述的外部支撑模块由端部支撑板3、连接螺栓2、挡板4、连接螺母5、吊环螺丝6和螺栓7组成。

如图3、4、5、6所示，外部支撑模块由端部支撑板3、连接螺栓2、连接螺母5、吊环螺丝6、挡板4和螺栓7配合组成整体结构；如图7、8所示，端部支撑板3沿厚度方向开有四个全厚度通孔，与四个连接螺母2分别配合；上表面开有两个螺纹孔，与两个吊环螺丝6分别配合，方便压缩试验工装的移动；下表面开有凹槽，凹槽内开有螺纹孔，与挡板4和螺栓7配合，挡板4能够防止内部支撑模块和加载模块1掉落对压缩试验工装下面的平台造成破坏。两个端部支撑板3之间通过四个连接螺栓2配合四个连接螺母5连接，两个端部支撑板3之间的距离根据内部支撑模块和加载模块1千斤顶的高度确定。

如图9所示，本发明应用于复合材料层合板的压缩试验，通过本发明提供的压缩试验工装，可以对试件同时进行加载和无损检测，具体通过如下步骤实现：

步骤一、组装内部支撑模块。

选取尺寸为长150mm×宽100mm或者其他尺寸大小的复合材料层合板试件，试件的厚度根据实际情况确定即可，参考astmd7137-12标准，组装内部支撑模块。

步骤二、预组装外部支撑模块。

预组装本发明中的外部支撑模块，

(1)将四个吊环螺丝6与两块端部支撑板3上表面的螺纹孔进行配合连接；

(2)将四个连接螺栓2与一块端部支撑板3面内的全厚度通孔进行配合连接。

步骤三、固定内部支撑模块和加载模块。

将组装好的内部支撑模块和加载模块1按图1所示放置于外部支撑模块内部；

步骤四、组装压缩试验工装。

(1)通过四个连接螺母5将另一块端部支撑板3与四个连接螺栓2组装在一起；

(2)拧紧连接螺母5，保证外部支撑模块、内部支撑模块、加载模块1三者之间无空隙；

(3)将挡板4和四个螺栓7与两块端部支撑板3下表面的凹槽内的螺纹孔进行配合连接；

(4)通过加载模块1，对复合材料层合板施加预载荷。

步骤五、同时进行压缩试验和无损检测。

将组装好的本发明提供的压缩试验工装放置到无损检测环境中，调节加载模块1和无损检测设备，同时进行压缩试验和无损检测。

本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。