复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，在薄板试验件的两表面分别设置长夹板，长夹板的一端内表面设有凸台，两个长夹板的凸台上下反向设置，且凸台端面与试验件贴合；在长夹板的另一端外表面设有短夹板，短夹板中部内表面设有凸台，并落座在对面设置的长夹板凸台上；短夹板远离长夹板的一端通过连接螺栓与对面设置的长夹板连接。该试验夹具基于含冲击损伤的薄层压板在压缩时不发生整体失稳或局部屈曲，保证试验件在冲击损伤位置发生压缩破坏，实现准确测量薄层压板冲击后压缩性能，为薄层压板在飞机结构中的应用提供准确可靠的试验数据支持。
【专利说明】
复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种复合材料薄板冲击后压缩力学性能试验测试领域，是一套组合式的试验夹具。
【背景技术】
[0002]纤维增强复合材料由于具有比强度、比刚度高，可设计性等特点，目前已广泛应用于航空航天飞行器结构，波音新一代客机B787复合材料用量已达50%。复合材料对于外来物低速冲击特别敏感，其冲击后压缩强度会降低35%- 40%，使复合材料性能降低，因此复合材料的冲击后压缩性能是飞机设计中的重要参数之一。
[0003]为了减轻结构重量，复合材料薄板已经应用于民用飞机机体结构中。然而目前对复合材料薄板的冲击后压缩性能研究较少，这是因为现有试验标准中的冲击后压缩试验夹具无法防止薄板在加载过程中发生整体失稳或局部屈曲，得不到正确的破坏模式。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，该试验夹具基于含冲击损伤的薄层压板在压缩时不发生整体失稳或局部屈曲，保证试验件在冲击损伤位置发生压缩破坏，实现准确测量薄层压板冲击后压缩性能，为薄层压板在飞机结构中的应用提供准确可靠的试验数据支持。
[0005]为解决以上问题，本实用新型的具体技术方案如下:一种复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，在薄板试验件的两表面分别设置长夹板，长夹板的一端内表面设有凸台，两个长夹板的凸台上下反向设置，且凸台端面与试验件贴合;在长夹板的另一端外表面设有短夹板，短夹板中部内表面设有凸台，并落座在对面设置的长夹板凸台上;短夹板远离长夹板的一端通过连接螺栓与对面设置的长夹板连接。
[0006]所述的长夹板的凸台端面与长夹板的内表面交线处设有细槽口，细槽口内设有金属垫块，试验件的端面和短夹板的凸台端面落座在金属垫块上。
[0007]所述的长夹板与试验件贴合的内表面为齿形面。
[0008]所述的长夹板与试验件的贴合面上设有可视的窗口。
[0009]所述的短夹板内表面与对面设置的长夹板内表面之间设有填隙垫板，并通过连接螺栓压紧。
[0010]所述的同侧的短夹板与长夹板的接触面之间设有调压垫片，调压垫片通过短夹板穿过的限位螺钉压紧在长夹板上。
[0011]该复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具采用上夹板与短夹板之间的连接结构，可用普通钢材或铝合金制造，夹具装配方便，易操作，可以准确测试复合材料薄板冲击后压缩性能，试验件在压缩过程中不会发生整体失稳或局部屈曲，试验件破坏模式为典型的冲击后压缩破坏，可以显著提高复合材料薄板冲击后压缩性能测试的成功概率，直接降低了试验成本;为复合材料薄板在飞机上的应用提供了有效的试验依据，进而实现复合材料结构减重设计，因此本夹具非常显著的经济效益。
[0012]长夹板上设计了细槽口，此处可以放置刚性材料制造的钢制的垫块，垫块需要进行粹火处理，以提高它的硬度，保证了试验件的定位夹紧。
[0013]长夹板与试验件接触面设计为齿形面，这样既能防止试验件在压缩过程出现整体失稳，又能够减少夹板与试验件的接触面积，即降低因为摩擦产生的试验误差;此外还为应变片和应变片导线预留布置空间。
[0014]填隙垫板和试验件是在同一个复合材料平板上切割，以保证填隙垫板和试验件的厚度相同，从而保证预留空间与试验件的厚度相同。
[0015]短夹板与长夹板的接触面之间设有调压垫片，短夹板的顶端设计有两个限位螺纹孔，此处装有限位螺钉，可通过调节螺钉长度来调节短夹板与长夹板间的压力，确保长夹板对试验件起到简支效果。
【附图说明】
[0016]图1为本新型结构的主视图。
[0017]图2为图1的A-A剖视图。
[0018]图3为本新型结构的长夹板示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示，一种复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，在薄板试验件10的两表面分别设置长夹板I，长夹板I的一端内表面设有凸台，两个长夹板的凸台上下反向设置，且凸台端面与试验件贴合;在长夹板I的另一端外表面设有短夹板2，短夹板2中部内表面设有凸台，并落座在对面设置的长夹板I凸台上;短夹板2远离长夹板的一端通过连接螺栓6与对面设置的长夹板I连接，通常长夹板底部开有4个圆形紧固件连接孔，用于长夹板与短夹板通过连接螺栓6连接，以保证试验件根部有较强的面外约束，防止试验件发生散裂破坏。
[0020]如图3所示，所述的长夹板I的凸台端面与长夹板I的内表面交线处设有细槽口11，细槽口 11内设有金属垫块3，试验件的端面和短夹板2的凸台端面落座在金属垫块3上;所述的长夹板I与试验件贴合的内表面为齿形面9;所述的长夹板I与试验件的贴合面上设有可视的窗口 8。
[0021]所述的短夹板2内表面与对面设置的长夹板I内表面之间设有填隙垫板4，并通过连接螺栓6压紧。
[0022]所述的同侧的短夹板2与长夹板I的接触面之间设有调压垫片5，调压垫片5通过短夹板2穿过的限位螺钉7压紧在长夹板I上。
[0023]其工作过程为:首先将金属垫块放入长夹板的细槽中，试验件10放入长夹板与短夹板装配后形成的凹槽中，再将两个组件按照图1所示进行装配，这样试验件就被夹具夹在了中间;在长夹板和短夹板之间放置调压垫片，调压垫片为铝合金和钢质的薄板，最后安装限位螺钉，调节限位螺钉长度，使得两个长夹板与试验件刚好接触上;最后将装配好的试验件测试装置放置在压缩试验平台上进行测试。
【主权项】
1.一种复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:在薄板试验件的两表面分别设置长夹板(1)，长夹板(I)的一端内表面设有凸台，两个长夹板的凸台上下反向设置，且凸台端面与试验件贴合;在长夹板(I)的另一端外表面设有短夹板(2)，短夹板(2)中部内表面设有凸台，并落座在对面设置的长夹板(I)凸台上;短夹板(2)远离长夹板的一端通过连接螺栓(6)与对面设置的长夹板(I)连接。2.如权利要求1所述的复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:所述的长夹板(I)的凸台端面与长夹板(I)的内表面交线处设有细槽口(11)，细槽口(11)内设有金属垫块(3)，试验件的端面和短夹板(2)的凸台端面落座在金属垫块(3)上。3.如权利要求1所述的复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:所述的长夹板(I)与试验件贴合的内表面为齿形面(9)。4.如权利要求1所述的复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:所述的长夹板(I)与试验件的贴合面上设有可视的窗口(8)。5.如权利要求1所述的复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:所述的短夹板(2)内表面与对面设置的长夹板(I)内表面之间设有填隙垫板(4)，并通过连接螺栓(6)压紧。6.如权利要求1所述的复合材料薄板冲击后压缩剩余强度组合式试验夹具，其特征在于:所述的短夹板(2)与长夹板(I)的接触面之间设有调压垫片(5)，调压垫片(5)通过短夹板(2)穿过的限位螺钉(7)压紧在长夹板(I)上。
【文档编号】G01N3/04GK205506549SQ201620153693
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】何续斌, 李忠霖, 朱照泽
【申请人】中航沈飞民用飞机有限责任公司