任意角度下复合拉/压剪的测试装置及使用方法与流程

本发明属于材料复杂加载测试领域，具体是一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置及使用方法。

背景技术：

众所周知，工程材料在服役过程中经常处于复杂的应力状态，复杂载荷下材料的力学性质与简单载荷下的力学性质有着显著的差异。目前常用的通用力学测试系统只能测定材料在单轴加载下的力学性能，而无法捕获复杂应力状态下材料的力学特性。现有技术中，涉及复合加载装置均为单一的压剪或拉剪装置，并且只能实现特定角度的复合加载。因此，提供一种可同时实现任意角度的复合拉剪与复合压剪的装置成为本领域技术人员亟须解决的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决可同时实现任意角度的复合拉剪与复合压剪的问题，提供一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置。

本发明采取以下技术方案：一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置，包括两个半圆盘以及用于连接试验机与半圆盘的连接头，半圆盘外环侧设置弧形凹槽，连接头内部对称设置弧形凸槽，连接头表面设置两个定位螺孔，连接头的弧形凸槽与半圆盘的弧形凹槽榫卯连接，两个定位螺孔内设置定位螺栓，所述的两个半圆盘的中部位置设置有相互对称的型腔，型腔内安装连接测试试样。

进一步的，测试试样包括两个用于与型腔连接的连接端，两个连接端之间为试样，连接端上设置有螺孔i，连接端的上下两侧分别放置有垫块，垫块上设置有与螺孔i对应的螺孔ii，垫块外侧设置有垫片，垫片中部设置有与螺孔ii对应的螺孔iii，垫片两翼设置有用于与半圆盘连接的螺孔iv，半圆盘上设置有与螺孔iv对应的螺孔v，螺孔i、螺孔ii和螺孔iii内设置有高强螺栓i，螺孔iv和螺孔v内设置有高强螺栓ii。

进一步的连接头可以在半圆盘上0到90度的范围内任意滑动，进而使试样标距段实现所有的复合拉剪和复合压剪应力状态，以及拉伸、压缩、剪切的应力状态。

一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置，包括以下步骤，

s100-将待测试样300放置在两个半圆盘的型腔203内，然后在试样300正反两侧相应放置垫块400和垫片500，通过高强螺栓i602和高强螺栓ii603将试样300、垫块400、垫片500和半圆盘200固定为一个整体；

s200-将连接头100滑入半圆盘200的弧形凹槽201，当两个连接头100中心轴线和试样300中心轴线重合时可实现拉伸或压缩的应力状态；当夹角为90度时可实现剪切的应力状态；当夹角介于0到90度之间时，可实现复合拉剪或复合压剪的应力状态；

s300-将定位螺栓601插入连接头的定位螺孔102中，以便固定连接头100和半圆盘200的相对位置；

s400-将连接头100和万能材料试验机相连，然后施加拉伸或压缩载荷。

作业时，两个半圆盘通过两个连接头与试验机的上下夹头相连，每个连接头分别设置两个定位螺孔。将连接头与试验机相连之前，调整好连接头与半圆盘的相对位置，在连接头的定位螺孔中插入螺栓进行固定避免连接头和半圆盘的相对滑动。

与现有技术相比，本发明实现了与普通万能材料试验机的装配，装配精确，使用简单，安全可靠，成本低廉。而且可同时实现任意角度的复合拉剪与复合压剪加载，进而拓展了普通万能材料试验机的测试范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是连接头的放大图i；

图4是连接头的放大图ii；

图5是测试试样的示意图；

图中：100-连接头，101-弧形凸槽，102-定位螺孔，200-半圆底盘，201-弧形凹槽，202-螺孔v，203-型腔，300-测试试样，301-螺孔i，302-试样标距段，303-连接端，400-垫块，401-螺孔ii，500-垫片，501-螺孔iii，502-螺孔iv，601-定位螺栓，602-高强螺栓i，603-高强螺栓ii。

具体实施方式

如图1、2所示，一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置，包括两个半圆盘200以及用于连接试验机与半圆盘200的连接头100，半圆盘200外环侧设置弧形凹槽201，连接头100内部对称设置弧形凸槽101，连接头100表面设置两个定位螺孔102，连接头100的弧形凸槽101与半圆盘200的弧形凹槽201榫卯连接，两个定位螺孔102内设置定位螺栓601，所述的两个半圆盘100的中部位置设置有相互对称的型腔203，型腔203内安装连接测试试样300。

如图5所示，测试试样300包括两个用于与型腔203连接的连接端303，两个连接端303之间为试样标距段302，连接端303上设置有螺孔i301，连接端303的上下两侧分别放置有垫块400，垫块400上设置有与螺孔i301对应的螺孔ii401，垫块400外侧设置有垫片500，垫片500为高强钢垫片，垫片500中部设置有与螺孔ii401对应的螺孔iii501，垫片500两翼设置有用于与半圆盘200连接的螺孔iv502，半圆盘200上设置有与螺孔iv502对应的螺孔v202，螺孔i301、螺孔ii401和螺孔iii501内设置有高强螺栓i602，螺孔iv502和螺孔v202内设置有高强螺栓ii603。

连接头100可以在半圆盘200上0到90度的范围内任意滑动，进而使试样标距段302实现所有的复合拉剪和复合压剪应力状态，以及拉伸、压缩、剪切的应力状态。

一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置，包括以下步骤，

s100-将待测试样300放置在两个半圆盘的型腔203内，然后在试样300正反两侧相应放置垫块400和垫片500，通过高强螺栓i602和高强螺栓ii603将试样300、垫块400、垫片500和半圆盘200固定为一个整体；

s200-将连接头100滑入半圆盘200的弧形凹槽201，当两个连接头100中心轴线和试样300中心轴线重合时可实现拉伸或压缩的应力状态；当夹角为90度时可实现剪切的应力状态；当夹角介于0到90度之间时，可实现复合拉剪或复合压剪的应力状态；

s300-将定位螺栓601插入连接头的定位螺孔102中，以便固定连接头100和半圆盘200的相对位置；

s400-将连接头100和万能材料试验机相连，然后施加拉伸或压缩载荷。

技术特征：

技术总结
任意角度下复合拉/压剪的测试装置及使用方法。本发明属于材料复杂加载测试领域，具体是一种测试任意角度复合拉剪与复合压剪下材料力学性能的装置及使用方法。解决了可同时实现任意角度的复合拉剪与复合压剪的问题。包括两个半圆盘以及用于连接试验机与半圆盘的连接头，半圆盘外环侧设置弧形凹槽，连接头内部对称设置弧形凸槽，连接头表面设置两个定位螺孔，连接头的弧形凸槽与半圆盘的弧形凹槽榫卯连接，两个定位螺孔内设置定位螺栓，所述的两个半圆盘的中部位置设置有相互对称的型腔，型腔内安装连接测试试样。本发明实现了与普通万能材料试验机的装配，装配精确，使用简单，安全可靠，成本低廉。而且可同时实现任意角度的复合拉剪与复合压剪加载，进而拓展了普通万能材料试验机的测试范围。

技术研发人员：邱吉;树学峰;金涛;肖革胜;苏步云
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：2019.06.19
技术公布日：2019.10.11