一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置的制作方法

1.本发明涉及复合材料载荷与环境偶合服役条件技术领域，特别涉及一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置。


背景技术：

2.复合材料由于具有高比强度、结构重量轻、性能上可设计等优点，目前广泛应用于船舶等装备主承力结构、次承力结构、零部件等，已成为对国家高新技术具有支撑作用的关键材料。复合材料的广泛应用，对其在恶劣自然环境中的耐久性等也提出了更高要求。尤其是在严酷海洋大气环境下，受拉伸、弯曲等力学载荷及高温、高盐、高辐照等恶劣服役环境因素耦合作用下，应力腐蚀失效问题突出。设计一种简单、高效的复合材料应力夹具，开展复合材料在力学载荷作用下的自然环境暴露试验，积累其海洋环境效应数据，能够为相关装备的设计选材提供数据支撑，对新型复合材料的推广应用具有重要意义。
3.专利文献【cn 113418772 a】给出了一种结构传载一体化的复合材料三点弯曲夹具及使用方法，该夹具包括底板、支座、立柱、压杆、压板和弹簧，支座和立柱固定于底板上，试样设置于所述支座(两个，分列试样两端)上，通过压板下压将载荷传递至压杆上的弹簧，进一步将弹簧载荷传递至试样。该夹具在不长期占用力学试验机、无需传载器等电子设备的情况下，对复合材料提供精确稳定的三点弯曲载荷，可实现复合材料承受载荷耦合环境因素的服役条件。但该夹具只能加载单一形式力学载荷(弯曲载荷)，而复合材料在船舶等装备实际服役条件下，同时受到弯曲和拉伸力学载荷的作用，该夹具对其受力状态的模拟真实性较差。
4.专利文献【cn 104749029 b】则给出了一种恒载荷拉伸试验装置，该装置，包括a、b、c和d四个侧面的承力框架内制有矩形空腔，矩形空腔四个顶点制有能够分散矩形空腔的四个直角载荷的圆弧形凹槽，承力框架的上部横梁内侧的垂直中轴线上制有套装式上夹头，上夹头的螺纹端穿过承力框架套装式制有绝缘垫圈、加载弹簧和加载螺母，承力框架下部横梁内侧的垂直中轴线上制有套装结构的下夹头，下夹头的螺纹端固定连接承力框架，通过旋紧加载螺母，使其压缩加载弹簧产生上下夹头间的轴向拉伸载荷。该装置同样只能加载单一形式力学载荷(拉伸载荷)，模拟真实性较差。此外，这两个发明同一时间均只能加载一件试样，不适合进行批量化环境暴露试验，考虑到复合材料性能重现性较差，开展环境试验时一般需要至少同时投试5组试样，采用该夹具/装置成本较高。
5.为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置，该装置可以同时对复合材料试样加载拉伸和弯曲力学载荷，且同一时间可以加载多组复合材料试样，实现力学载荷作用下复合材料批量化自然环境试验。


技术实现要素：

6.(一)要解决的技术问题
7.本发明的目的是提供一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置，用以
解决现有的应力加载装置只能加载一件试样进行测试的缺陷。
8.(二)发明内容
9.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置，包括底座、立柱、压板、支座、转动块、试样夹头、螺杆、螺纹通孔和凹槽，所述底座的顶端固定连接有立柱,立柱的顶端固定连接有压板，同时底座上开设有与螺杆相互对应的螺纹通孔。
10.优选的，所述螺杆的一端固定连接有转动块。
11.优选的，所述螺杆的另一端位于压板上开设的凹槽内。
12.优选的，所述压板靠近底座的一侧并行固定安装有多组支座，同时每组支座对应高度位置处固定安装有试样夹头。
13.优选的，所述试样夹头上夹持有试样。
14.(三)有益效果
15.本发明提供的一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置，其优点在于：该发明结构简单、安装和拆卸容易、操作方便；在不占用力学试验机、不需要电子设备的情况下，通过旋进螺杆使压板弯曲，可精确实现压板支座间复合材料试样弯曲和拉伸应力的同时加载，真实模拟其力学载荷状态；多组平行支座设计，在同一时间可实现多件复合材料试样力学加载；该装置为复合材料试样在模拟力学载荷状态下批量化环境暴露试验提供了条件，具有广泛的应用前景。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的正视剖面结构示意图；
18.图2为本发明的侧视剖面结构示意图。
19.图中：1、底座；2、立柱；3、压板；4、支座；5、转动块；6、试样夹头；7、螺杆；8、螺纹通孔；9、凹槽。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
22.请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种用于复合材料批量应力腐蚀试验的应力加载装置，包括底座1、立柱2、压板3、支座4、转动块5、试样夹头6、螺杆7、螺纹通孔8和凹槽9，底座1的顶端固定连接有立柱2,底座1和立柱2材质为高强低合金钢，底座1为矩形，厚度8mm，立柱2为φ8mm圆柱，分别靠近底座1两个长边的中心位置，两者通过焊接形成一体化结构；立柱2的顶端固定连接有压板3，压板3材质为有高的抗拉强度、弹性极限的弹簧钢，矩形，厚度2mm，通过焊接工艺与立柱2相连，可以施加较大载荷而不出现永久变形；底座1的厚度是压板3的2倍以上，施加应力时，不会产生明显变形，同时底座1上开设有与螺杆7相互对应的螺纹通孔8，螺杆7位于底座1和压板3两端，保证压板3变形均一；作为本发明的一种改进，螺杆7可以采用多组并行的方式，位于底座1和压板3两端，等间距分布，进一步保证压板3变形的均匀性，同时可在螺杆7周边底座1外表面上安装有角度圆盘，用于记录旋进角度，通过旋转角度的控制，结合螺杆7螺距可以精确计算旋进的距离，保证施加压力和变形的精度，可以采用压板3上不同位置和底座1底部开螺纹通孔8的方式，通过螺杆7将一对底座1固定在同一直线的不同位置上；也可以采用滑槽的方式，通过卡在不同位置改变底座1间距，螺杆7的一端固定连接有转动块5,螺杆7的另一端位于压板3上开设的凹槽9内，压板3靠近底座1的一侧并行固定安装有多组支座4，作为本发明的一种改进，每一组支座4在压板3上的相对距离是可调的，同时每组支座4对应高度位置处固定安装有试样夹头6，试样夹头6上夹持有试样；作为本发明的一种改进，支座4上安装有多个试样夹头6，平行分布在每一组支座4不同高度处，压板3变形时，由于支座4不同高度位置外张距离不一，可以同时对复合材料试样施加不同大小的应力；
23.具体地，未使用时，螺杆7通过螺纹通孔8抵达凹槽9内，不施加压力，使压板3和底座1呈平行状态；使用时，通过支座4上试样夹头6将多组复合材料试样平行固定夹持在两支座4之间，同时旋进螺杆7对压板3施加压力使之向外弯曲变形，带动压板3上的支座4外张，对试样同时施加了弯曲和拉伸应力，即试样两端固定于试样夹头6上，在随压板3弯曲的同时，由于底座1上部间距变大，对试样同时形成了拉应力。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
26.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。