一种不同长度复合材料压缩试样纵向对中定位的专用压缩夹具的制作方法

本发明涉及一种提高不同长度复合材料压缩试样纵向对中精度的压缩夹具及方法，针对不同长度的压缩试样，有效保证试样处于夹具正中间，起辅助夹持作用。属于复合材料力学性能测试领域。

背景技术：

随着复合材料在航空航天以及汽车制造领域的应用越来越广泛，各领域对于材料性能的要求也越来越高，因此复合材料的力学性能测试需要更高的准确性。材料压缩过程中，试样直至破裂(脆性材料)或产生屈服(非脆性材料)时所承受的最大压缩应力称为压缩强度。压缩强度是一个重要力学指标，它表征材料抵抗压缩载荷而不失效的能力，对于材料的设计、使用等均非常重要。试样在压缩前需要准确地安装在夹具中，即保证试样在夹具中的良好对中，否则试样受力不均匀，发生应力集中，严重影响实验的准确性。目前，多数压缩夹具更适于较长且定长的压缩板材试样，对于一些因加工等原因造成的较短的板材无法较好的进行纵向对中；对于某些贵重或制作不易的板材，用现有的压缩夹具进行压缩实验时，长度较长将会造成材料的浪费，增加实验成本；对有特定要求的较短的板材进行测试时无法实现精准纵向对中，会导致实验数据出现误差，影响实验结果的准确性，更难以将实验结果应用于工程中。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种适用于不同长度复合材料板材试样压缩强度测试的专用压缩夹具及方法，能够有效解决不同长度试样纵向对中问题。方法简单，易于加工，拆装方便，在能够保证测试精度的前提下实现对中固定试样、灵活更换试样，降低测试成本，提高实验效率。

本发明的技术方案：

一种不同长度复合材料压缩试样纵向对中定位的专用压缩夹具，包括压缩夹具主体和可拆卸定位螺钉；

压缩夹具主体包括呈轴对称的四个压缩块，与试样9相接触的压缩块的表面开有与定位螺钉配合的贯通不完整螺纹8；压缩夹具一侧靠近试样的外表面设有标尺11；试样9的上下两端均安装有定位螺钉，通过定位螺钉实现试样9位置的调整；当进行不同长度复合材料压缩试样9的压缩实验时，通过标尺11来精准纵向对中定位试样9的位置，通过同时调节上下两个定位螺钉将被测试样9安装于压缩夹具的正中间后，再横向夹紧试样9进行实验。

优选的，上下的压缩块通过导柱连接。

优选的，左右两端压缩块分别通过四根夹紧螺栓(共八根)连接，采用m10沉头螺栓，横向夹紧试样。

优选的，标尺加工在夹具正面靠近试样的一侧，上下两段标尺刻度相同，由此纵向对中试样。

优选的，螺纹打在左右相对的压缩块的正中央，贯穿压缩块。

优选的，夹具上的螺纹及定位螺钉的尺寸根据试样厚度所需来调整，螺钉内径大于试样厚度。夹具上配合螺纹通过以下加工方式：将与待测试样等厚度的垫板置于左上压缩块和右上压缩块中间，保持垫板与压缩块上下端面平齐，通过压缩块紧固固定形成稳定夹持组；在夹持组上端面中心处加工内径大于垫板厚度的螺纹孔；左下压缩块和右下压缩块可以同种方式加工处理。除去垫板后通过定位螺钉与螺纹配合即可对不同长度试样进行纵向对中固定。

优选的，所述压缩夹具主体采用45#钢制成，其尺寸为长50mm，宽55mm，高80mm，定位螺钉采用45#钢制成，内径长度比等于1。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：对于不同长度的复合材料板材试样，通过夹具表面的标尺读数进行纵向精准对中定位，通过压缩夹具主体配合上下定位螺钉对被测试样进行夹持固定，可以保证试样精准安装于夹具的正中央，避免由于试样较短引起在压缩过程中的上下滑移，提高试样纵向对中精度，提高实验结果的准确性。对于不同长度的试样只需更换不同尺寸的定位螺钉，易于拆卸，不用更换夹具主体，节省人力、物力，提高实验效率。

附图说明

图1(a)为本发明实例中所述的压缩夹具较佳实施例的结构立体图。

图1(b)为本发明实例中所述的压缩夹具较佳实施例的结构侧视图。

图2为本发明实例中所述的压缩夹具较佳实施例的正视图(半剖)。

图3为本发明实例中所述的压缩夹具较佳实施例的侧视图。

图4为本发明实例中所述的压缩夹具较佳实施例的俯视图(全剖)。

图中：1-1第一导柱孔；1-2第二导柱孔；2-1第一定位螺钉；2-2第二定位螺钉；3-1第一夹紧螺栓；3-2第二夹紧螺栓；3-3第三夹紧螺栓；3-4第四夹紧螺栓；3-5第五夹紧螺栓；3-6第六夹紧螺栓；3-7第七夹紧螺栓；3-8第八夹紧螺栓；4右上压缩块；5右下压缩块；6左下压缩块；7左上压缩块；8螺纹；9试样；10-1第一导柱；10-2第二导柱；11标尺。

具体实施方式

本发明提供一种适用于纵向对中固定不同长度复合材料板材试样的专用压缩夹具及方法，为使本发明的目的、方案以及效果更加清晰，以下参照附图并举实施例对本压缩夹具进一步详细说明。同时此处引用的具体实施例仅对发明进行进一步说明，并不是本发明的限定。

请参阅附图1以及附图2，其分别是本发明的结构示意图和正视图(半剖)，所述压缩夹具包括压缩夹具主体及上下对称分布的定位螺钉。

本发明为一种适用于对中固定不同长度复合材料板材试样的压缩夹具及方法。所述的压缩夹具包括压缩夹具主体、纵向对称分布的定位螺钉。所述的压缩夹具主体主要包括右上压缩块4、右下压缩块5、左下压缩块6和左上压缩块7，它们呈对称分布，大小尺寸相同，中间空出一定空隙放置试样，四个压缩块横截面的中央均开有纵向通孔，用以与第一导柱10-1、第二导柱10-2配合，进而实现上下压缩块的纵向运动，保持相应的运动精度，从而实现材料的压缩工艺。右上压缩块4和左上压缩块7、右下压缩块5和左下压缩块6在相贴合表面中央开有纵向贯通的不完整联合螺纹，与第一定位螺钉2-1、第二定位螺钉2-2配合；第一定位螺钉2-1和第二定位螺钉2-2实现试样9在夹紧前的纵向对中工序。右上压缩块4和右下压缩块5在靠近试样9一侧加工刻度标尺11，用于第一定位螺钉2-1和第二定位螺钉2-2在对中工序中的定位校准。右上压缩块4和右下压缩块5打有阶梯孔和螺纹孔，以安装八个夹紧螺栓的头部以及螺纹部分。左下压缩块6和左上压缩块7在右侧打有螺纹孔，以安装八根夹紧螺栓的螺纹部分。被测试样9安装于左、右两部分压缩块之间，试样9为复合材料板材试样。

压缩夹具支撑块纵向开孔，与导柱配合，实现压缩夹具体纵向的相对直线运动，并保证运动的直线度公差不超过0.1mm。试样9的大小根据具体要求确定，但试样9的宽度一般不超过20mm。由于试样9的长度不定，所以压缩夹具纵向设置定位螺钉，右侧压缩块表面靠近试样9处设置刻度标尺11，实现对试样9的纵向对中定位。最后夹具横向布置8根夹紧螺栓，对试样9进行横向夹紧。

所述方法包括以下步骤：首先准备压缩夹具及被测试样9；将试样9对照标尺确定大致位置；将试样9安装于压缩夹具中，使用夹紧螺栓初步紧固试样9；纵向上下两端同时旋入定位螺钉；根据标尺11刻度精准定位，即试样9在夹具中的位置所对应的刻度11上下读数相同时，试样9实现纵向对中；用夹紧螺栓进行最后的紧固工序。随后利用实验机配套的计算机上的实验机控制软件设置实验参数，开始加载。待材料发生断裂(脆性材料)或屈服现象(塑性材料)时停止实验，通过计算机记录试样9的应力—应变曲线，根据曲线计算得到材料的压缩强度值。

实施例

本实施例中，采用天然纤维复合材料板材试样9进行压缩强度测试，测试材料为亚麻纤维复合材料，试样9宽度为20mm，厚度为4mm，长度为80mm。通过与实验机配套的计算机上的实验机控制软件设置实验参数，开始实验。

被测试样9纵向插入压缩夹具，通过横向夹紧螺栓将左右压缩块靠拢对中；纵向同时旋入两个定位螺钉，利用刻度标尺11确定试样9在夹具纵向正中央的位置；通过夹紧螺栓对试样9进行紧固。通过计算机设置实验参数，将实验压缩速度设置为1.0mm/min，开始实验。实验过程中记录力值、应变数据信息。持续加载至试样9破坏时实验结束。通过计算机记录试样9的应力—应变曲线，得到亚麻纤维复合材料板材在预设条件下的压缩强度值。多次实验发现实验结果很接近，误差较小。