一种非标复合材料层合板开孔压缩强度试验工装的制作方法

本实用新型涉及一种压缩试验用夹具，具体涉及一种非标复合材料层合板开孔压缩强度试验工装。

背景技术：

复合材料自问世起，就以其特有的轻质高强、力学性能可设计等优点，广受研究人员与工程技术人员的青睐，应用极为广泛。复合材料尤其是聚合物基复合材料，对各种损伤极为敏感，损伤会导致复合材料结构的剩余强度严重降低，影响复合材料的使用。含中心孔的对称均衡复合材料层合板作为一种典型复合材料的结构形式，被广泛应用于复合材料许用值确定以及损伤容限性能评估中，其开孔压缩性能研究也一直是复合材料剩余强度研究的重点。

目前，复合材料层合板开孔压缩强度试验常采用ASTM D 6484M-2009《Standard Test Method for Open-Hole Compressive Strength of Polymer Matrix Composite Laminates聚合物基复合材料层合板开孔压缩强度标准试验方法》或GB/T 30968.4-2014《聚合物基复合材料层合板开孔/受载性能试验方法第4部分：开孔压缩强度试验方法》中规定的试验方法执行，这两份标准均给出了两种压缩试验工装，用于压缩试验时对试验件进行夹持固定。但这两份标准均只能针对标准试验件(长300mm、宽36mm、厚3-5mm、中心对称孔径6mm)开展试验，对于工程实际中的非标准的含中心孔对称均衡复合材料层合板试验件(长度非标、宽度非标、厚度非标、孔径非标等)，只能部分参照，而无法按照标准中规定的工装进行试验。

此外，CA206258310U公开了一种非标准含损伤复合材料板压缩剩余强度性能测试夹具，包括顶板、角板、顶部滑块、侧板、底座滑块、底座，所述底座为长方体结构,底座上部两侧边有凸出凹槽，凹槽上中间部位有对称的侧向螺孔，底座上表面轴向分布有若干两两对称的螺孔，用于安装底座滑块和角板；所述角板为L形结构，两角板相对的壁面分别开有对应的槽孔，侧面固定有加强肋板,角板底面上位于加强肋板的两侧加工有长槽孔，两角板分别嵌入在底座凹槽内对称安装；四块侧板分别固定在角板相对的壁面上，并与顶部滑块和底座滑块配合安装，用于装夹试样；所述顶板位于两角板之间，顶板上靠近两端有对称的通孔，顶板两侧有长方挡板,挡板上有螺孔，顶部滑块位于顶板下面，且与顶板连接；通过试验机压头向下运动作用于顶板，顶板将载荷传递给试样。CN105253323A公开了一种复合材料加筋板带横向支撑的压缩试验工装，该工装适用于复合材料加筋板结构端部压缩测试，通过横向支撑模块对试验件施加模拟翼肋支撑的横向支撑力。前述夹具和工装虽然也是用于压缩试验，但其与复合材料层合板的开孔压缩强度试验区别较大，并不能应用于开孔压缩试验，且结构复杂。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种结构简单的非标复合材料层合板开孔压缩强度试验工装，以满足非标准尺寸复合材料开孔压缩试验要求。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种非标复合材料层合板开孔压缩强度试验工装，包括对称分布于同一轴线上、相互独立的两个夹持部，夹持部一端用于连接试验机，夹持部另一端用于夹持非标复合材料层合板试件；在夹持部上、沿着压力加载方向设置有夹槽，夹槽径向贯穿夹持部，即在夹持部上、沿着压力加载方向设置有三面敞口的夹槽，在夹持部上、垂直于压力加载方向设置有连通夹槽的螺孔，在螺孔内配合设置有螺栓；在夹槽一侧壁设置有垫板，在垫板上设置有与螺孔相匹配的凹槽；非标复合材料层合板试件夹载区域伸入夹槽内并同时与夹槽侧壁和垫板贴靠接触，螺栓旋入螺孔内并延伸至垫板的凹槽内以将非标复合材料层合板试件夹紧；夹槽的规格应同时满足：

夹槽长度＝非标复合材料层合板试件试件总长度/2-非标复合材料层合板试件试件开孔半径-(1-3)mm，夹槽宽度＝非标复合材料层合板试件试件宽度，夹槽的厚度＝垫厚度板+非标复合材料层合板试件试件的厚度+(3-5)mm。

进一步地，上述夹持部一体成型，上述夹槽为U形槽。

进一步地，在夹持部上、垂直于压力加载方向均布设置有多个连通夹槽的螺孔，在每个螺孔内配合设置有螺栓，在垫板上设置有与每个螺孔相匹配的凹槽。

本实用新型的优点在于：本实用新型是一种用于非标复合材料层合板开孔压缩强度试验的简易工装，对复合材料层合板开孔压缩试件的尺寸没有限制，适合于工程实际中各种非标准的含中心孔对称均衡复合材料层合板压缩强度试验；本实用新型通过夹槽、螺栓、垫板与垫板凹槽的相互配合，不仅能够避免非标复合材料层合板试件在压缩试验过程中出现失稳与端部膨胀现象，防止非标复合材料层合板试件被卡死，而且方便拆卸；本实用新型结构简单，能够大幅节约工装成本，安装方便和便于操作。

附图说明

图1是本实用新型实施例中夹持部的立体示意图；

图2是本实用新型实施例中夹持部的侧向示意图；

图3是本实用新型实施例中垫板的示意图；

图4是本实用新型实施例中非标复合材料层合板开孔压缩强度试验工装的使用状态示意图；图中，1-夹持部、2-夹槽、3-垫板、4-螺栓、5-螺孔、6-凹槽、7-非标复合材料层合板试件、8-孔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明，在此指出以下实施例不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本实用新型的内容作出一些非本质的改进和调整，均在本实用新型保护范围内。

实施例1

一种非标复合材料层合板试件开孔压缩强度试验工装，如图1、图2和图3所示，包括对称分布于同一轴线上、相互独立的两个夹持部，夹持部一端用于连接试验机，夹持部另一端用于夹持非标复合材料层合板试件；在夹持部上、沿着压力加载方向设置有夹槽，夹槽径向贯穿夹持部，即在夹持部上、沿着压力加载方向设置有三面敞口的夹槽，在夹持部上、垂直于压力加载方向设置有连通夹槽的螺孔，在螺孔内配合设置有螺栓；在夹槽一侧壁设置有垫板，在垫板上设置有与螺孔相匹配的凹槽；非标复合材料层合板试件夹载区域伸入夹槽内并同时与夹槽侧壁和垫板贴靠接触，螺栓旋入螺孔内并延伸至垫板的凹槽内以将非标复合材料层合板试件夹紧。

作为优选，上述夹槽的规格应同时满足：夹槽的长度等于非标复合材料层合板试件总长度/2-非标复合材料层合板试件开孔半径-(1-3)mm，夹槽的宽度与非标复合材料层合板试件等宽，夹槽的厚度大于垫板与非标复合材料层合板试件的厚度之和(3-5)mm。即夹槽的规格应同时满足式[Ⅰ]、[Ⅱ]、[Ⅲ]，夹槽长度＝非标复合材料层合板试件总长度/2-非标复合材料层合板试件开孔半径-(1-3)mm……式[Ⅰ]，开孔半径所述孔8如图4所示；夹槽宽度＝非标复合材料层合板试件宽度……式[Ⅱ]；夹槽的厚度＝垫厚度板+非标复合材料层合板试件的厚度+(3-5)mm……式[Ⅲ]，以便于将非标复合材料层合板试件安装在夹槽内，构成良好的横向支撑。

进一步地，上述夹持部一体切削加工成型，上述夹槽为U形槽。

进一步地，在夹持部上、垂直于压力加载方向均布设置有多个连通夹槽的螺孔，螺孔的数量可以依据非标复合材料层合板试件端部夹载区域长度合理设计，在每个螺孔内配合设置有螺栓，螺栓的型号通常选择M8或M10，在垫板上设置有与每个螺孔相匹配的凹槽，以保证螺栓对非标复合材料层合板试件端部施加的横向加载力均匀分布，螺栓采用扭力扳手拧紧，拧紧力矩为7N·m(参照ASTM D 6484M-2009)。

使用方法及原理：如图4所示，测试时试验机夹住夹持部上端，并沿着夹持部轴向施加载荷。加载过程中，通过试验机对夹持部施加轴向压力，压力经夹持部传递至非标复合材料层合板试件端部；通过螺栓和垫板对试件端部施加横向加载力，螺栓施加的横向夹载力均匀分散到试件的夹载区域，为试件夹载区域提供均匀的横向支撑力，避免试件因端部没有固定支撑而在加载时出现失稳和端部膨胀。采用垫板，还可以防止非标复合材料层合板试件卡死在夹槽内。加载完毕后，松开螺栓，取下垫板，即可方便、轻松地卸下试件，避免试件因端部膨胀而卡在夹载槽中。

本实用新型是一种用于非标复合材料层合板开孔压缩强度试验的简易工装，对复合材料层合板开孔压缩试件的尺寸没有限制，适合于工程实际中各种非标准的含中心孔对称均衡复合材料层合板压缩强度试验。