粘接界面剪切试验件正应力施加装置及方法

本申请涉及试验装置，特别是涉及一种粘接界面剪切试验件正应力施加装置及方法。

背景技术：

1、固体火箭发动机具有长期贮存和一次性使用的特点，在固体火箭发动机的全寿命周期中，贮存是重要一环，随着对发动机响应速度的要求变高，立式贮存逐渐成为一种十分常见的工况，对于大直径的发动机来说，其装药量大，立式贮存过程中重力会在发动机侧壁粘接界面部位产生显著的剪切应力，在之后的发动机贮存以及点火增压等工况下，受自重产生的蠕变作用以及点火时内部压力的作用，发动机侧壁装药粘接界面和人工脱粘层至少需要同时承受较大的横向和剪切应力两个方向的载荷，容易导致粘接界面产生脱粘等损伤，影响发动机内弹道性能，破坏其结构完整性。由于固体推进剂为典型的粘弹性材料，具有不可压缩性，属于压力敏感材料，其强度、延伸率以及破坏模式在不同工况下差别很大，且对于发动机粘接界面剪切性能的研究目前仍然较少，因此，亟需开展考虑正应力的发动机粘接界面剪切载荷学性能测试。

2、目前对于发动机粘接界面剪切性能的研究大多针对其单向剪切性能，由于粘接界面的剪切试验件本身结构较为复杂，很难在不干扰其剪切载荷加载的条件下同时施加垂直于界面的正应力，因此目前考虑正应力的粘接界面剪切性能相关研究较少。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够同时施加剪切载荷及正应力，对正应力大小进行调节，并且能够分析复杂载荷下粘接界面力学性能的粘接界面剪切试验件正应力施加装置及方法，该装置主要用在粘弹性性质的材料分析上。

2、一种粘接界面剪切试验件正应力施加装置，包括主体，所述主体上设置有导向件，所述导向件与所述主体间隙配合；

3、所述导向件的一端与施力件连接，另一端与试验件粘接面抵接，所述施力件通过所述导向件向所述试验件粘接界面施加正应力；

4、所述试验件两端设置夹持装置，通过所述夹持装置分别固定所述试验件两端，并对所述试验件施加剪切载荷。

5、其中一个实施例中，还包括压头；所述压头与所述导向件同轴设置，其一端与所述导向件固定，另一端与与试验件粘接面抵接。

6、其中一个实施例中，还包括力传感器，所述力传感器与所述导向件、所述压头同轴设置，并固定在所述导向件与所述压头之间。

7、其中一个实施例中，所述主体后端设有通孔，所述施力件置于所述通孔中并与所述导向件为端部接触连接。

8、其中一个实施例中，，所述施力件与所述主体后端的通孔为螺纹配合。

9、其中一个实施例中，所述导向件、所述传感器及所述压头之间的连接方式为螺纹连接。

10、其中一个实施例中，所述主体前端附近设置有托架，所述托架内设置有连接件，通过所述连接件将所述托架固定在所述试验件上。

11、其中一个实施例中，还包括紧固件，通过紧固件将所述连接件与所述试验件抵接，从而使所述托架固定在所述试验件上。

12、其中一个实施例中，所述夹持装置上设有凹槽，将所述试验件放置在所述凹槽内，并通过螺栓或销钉进行固定。

13、一种粘接界面剪切试验件正应力施加方法，所述方法包括：

14、依次将导向件、力传感器及压头同轴螺纹连接，压头与试验件的粘接面抵接，并将施力件旋入主体，与导向件端部接触连接；

15、通过连接件将所述托架固定在所述试验件上，通过托架上设置的紧固件施加紧固力，从而使托架固定在试验件上，进而使主体固定在所述试验件上；

16、将试验件两端分别置于夹持装置中并进行固定；

17、通过施力件施加预设正应力后，通过万能拉伸试验机拉动夹持装置，对所述试验件施加剪切荷载。

18、相对于现有技术，本发明所提供的粘接界面剪切试验件正应力施加装置及方法具有一下效果：

19、1.托架通过紧固件顶住连接件和试验件，依靠摩檫力将整个装置固定在试验件上，整体结构小巧，适用于多种形式的试验机上，且不会干扰试验机施加剪切载荷；

20、2.通过施力件来施加荷载，操作安装方便，实验过程可以灵活调整载荷大小，简单可靠；

21、3.通过同时施加剪切载荷和正应力，可以分析复杂载荷下粘弹性材料其粘接界面的力学性能，在材料设计和工程应用中都有重要的意义。

技术特征：

1.一种粘接界面剪切试验件正应力施加装置，包括主体，其特征在于：所述主体上设置有导向件，所述导向件与所述主体间隙配合；

2.根据权利要求1所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，还包括压头；

3.根据权利要求2所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，还包括力传感器，所述力传感器与所述导向件、所述压头同轴设置，并固定在所述导向件与所述压头之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，所述主体后端设有通孔，所述施力件置于所述通孔中并与所述导向件为端部接触连接。

5.根据权利要求4所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，所述施力件与所述主体后端的通孔为螺纹配合。

6.根据权利要求4所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，所述导向件、所述传感器及所述压头之间的连接方式为螺纹连接。

7.根据权利要求1至3任一项所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，所述主体前端附近设置有托架，所述托架内设置有连接件，通过所述连接件将所述托架固定在所述试验件上。

8.根据权利要求7所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，还包括紧固件，通过紧固件将所述连接件与所述试验件抵接，从而使所述托架固定在所述试验件上。

9.根据权利要求1至3任一项所述的粘接界面剪切试验件正应力施加装置，其特征在于，所述夹持装置上设有凹槽，将所述试验件放置在所述凹槽内，并通过螺栓或销钉进行固定。

10.一种粘接界面剪切试验件正应力施加方法，其特征在于，根据权利要求1至8任一项粘接界面剪切试验件正应力施加装置，所述方法包括：

技术总结
本申请涉及一种粘接界面剪切试验件正应力施加装置及方法。所述装置包括主体，主体上设置有导向件，导向件与主体间隙配合；导向件的一端与施力件连接，另一端与试验件粘接面抵接，施力件通过导向件向试验件粘接界面施加正应力；试验件两端设置夹持装置，通过夹持装置分别固定所述试验件两端，并对试验件施加剪切载荷。本发明通过对试验件同时施加剪切载荷和正应力，可以分析复杂载荷下粘弹性材料其粘接界面的力学性能，在材料设计和工程应用中都有重要的意义。

技术研发人员：叶冠麟,申志彬,张大鹏,宋先村
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16