CN102680319A - 一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具 - Google Patents
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Abstract
针对现有标准及专利中存在变形计人工读数与压缩剪切力值数据不同步、采用试验机数值需要换算的问题，以及简易对称式夹具稳定性差及不便对中的问题，本发明提供了一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，属于夹层结构材料测试夹具领域。主要由压缩剪切压头组件，测试样品组件，连接锁紧装置和底座组件组成；其中测试样品组件由一对测试样品与一块样品组中间粘合板和一对样品粘接板采用对称方式粘合形成；连接锁紧装置用于将测试样品组件与底座组件连接在一起，在压缩剪切测试过程中锁紧头可以水平移动；底座组件中底座固定样品组件装置可以通过内六角螺栓调节位置并固定保证其稳定性。适合于夹层结构材料如蜂窝纸板和铝蜂窝板等的压缩剪切测试使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种夹层结构材料测试夹具，特别涉及到一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具。
背景技术
根据国家标准(GB/T 1455-2005夹层结构或芯子剪切性能试验方法)夹层结构材料进行压缩剪切测试时需要用到测试夹具，测试之前将所测试材料与夹具粘合在一起，将夹具上安装的两个百分表调零，然后到万能试验机进行测试。实用新型专利(ZL201120160447.7，2011.05.11，一种快速更换试样的夹层结构压缩剪切测试夹具)对标准中的压缩剪切夹具结构进行了改进，将夹层结构材料压缩剪切测试夹具中与试样粘合的部位设计为可拆卸的组装结构，包括2组夹具主板及其附属结构和多对样品粘合板，一次可完成多个样品的压缩剪切试验。实用新型专利(ZL201120196702.3，2011.05.30，一种易于测试试样变形的夹层结构压缩剪切测试夹具)针对标准中压缩剪切夹具的百分表(变形计)测试变形结构进行了改进，将夹具中百分表与测变形附件由相背运动变为相对运动，并增加了百分表调零微调装置，使得测试时可以方便的读出压缩剪切时的相应变形值。
在上述三种夹具结构中由于百分表(变形计)为人工读数方式，采用万能试验机测试时，不能与设备同时记录剪切力与变形值，试验机直接记录的变形值根据夹层材料厚度的不同需要进行换算，十分不方便，而百分表又不能与试验机同时连续协同记录变形值与力值。文献
(邵文全，计宏伟，等.蜂窝纸板剪切强度实验研究，包装工程，2008，29(2)：10-11.)中测试蜂窝纸板的压缩剪切强度时，未采用上述夹具结构进行测试，直接采用了一种对称式的压缩剪切测试结构，如图1所示，将两块蜂窝纸板2(夹层结构)粘贴于三层钢板1和3之间，三块钢板的尺寸相同，但粘贴时将加载钢板1高出试样，而支撑钢板3底端与蜂窝纸板2和加载钢板1错开，以使试样有变形空间，其中两块蜂窝纸板2和两块支撑钢板3关于加载钢板1对称。该装置测试压缩剪切时简便易行，但缺点是装置的稳定性差，而且测试时一般是将其置于万能试验机的两个平行压板之间，放置时不易使其处于正中位置，易引起数据误差。
发明内容
针对现有标准、相关专利及文献中压缩剪切测试夹具存在的不足及问题，本发明的目的在于对采用对称式压缩剪切测试的样品，发明设计了专用的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：对称式夹层结构压缩剪切测试夹具主要由压缩剪切压头组件12，测试样品组件13，连接锁紧装置14和底座组件15组成；其中底座组件15中安装测试样品组件13的空间可进行调节；测试样品组件13为对称式粘合结构；由连接锁紧装置14将测试样品组件13与底座组件15安装在一起，连接锁紧装置14中的锁紧头61在测试过程中可水平移动以免拉坏试样；压缩剪切压头组件12中的压缩剪切压头33与样品组中间粘合板40通过圆柱面接触。
本发明的有益效果是：测试过程中试验机记录的力和位移数据即为样品的测试数据(因为样品为对称2块，力值需要除以2)，测试简单方便；底座组件15中底座固定样品组件装置21可以通过内六角螺栓23调节位置并固定保证其稳定性，通过刻度标尺24保证左右的对称性，适应于不同厚度的夹层材料测试，通过蝶型螺母28调节拉紧板22的位置保证在测试过程中一对底座固定样品组件装置21不会发生相对或相背移动；在压缩剪切测试时，在压缩方向上可最大产生30mm的变形，而不会使样品组中间粘合板40与T形槽底座30接触；样品粘接板42安装后突出底座固定样品组件装置21为1mm，保证测试试样组件13中的测试样品41变形后不与底座固定样品组件装置21发生接触影响测试可靠性；在压缩剪切测试时，随着剪切变形的进行，样品的厚度会减小，如果固定样品粘接板42位置不变，会在测试样品41面层与芯层间产生很大拉力，影响剪切测试的准确性，连接锁紧装置14中的弹簧结构在此时会使锁紧头61水平移动，从而使底座固定样品组件装置21水平移动，保证剪切测试的准确性；压缩剪切测试过程中，压缩剪切压头33与样品组中间粘合板40通过圆柱面接触，受力不发生偏移，保证压力的准确性；可以制作多个测试样品组件13进行多次样品测量，与国家标准中夹具相比测试效率高。
附图说明
图1为文献(邵文全，计宏伟，等.蜂窝纸板剪切强度实验研究，包装工程，2008，29(2)：10-11)中的压缩剪切示意图。
图2为本发明一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具组成示意图
图3为本发明实施时的结构主视图及左视图。
图4为本发明底座组件结构主视图及左视图。
图5为本发明上压头组件结构主视图及左视图。
图6为本发明测试样品组件结构主视图及左视图。
图7为本发明样品粘合板结构示意图。
图8为本发明连接锁紧装置结构示意图。
图中：1.加载钢板，2.蜂窝纸板，3.支撑钢板，11.试验机上机座，12.压缩剪切压头组件，13.测试样品组件，14.连接锁紧装置，15.底座组件，16.插销，17.试验机下机座，21.底座固定样品组件装置，22.拉紧板，23.内六角螺栓，24.刻度标尺，25.六角螺母，26.连接轴，27.螺柱，28.蝶形螺母，30.T形槽底座，31.方形螺母，32.滚花圆螺母，33.压缩剪切压头，40.样品组中间粘合板，41.测试样品，42.样品粘接板，51.方槽圆板，52.开孔粘合板，61.锁紧头，62.导向键，63.推拉转向装置，64.弹簧，65.顶帽。
具体实施方式
参照附图2和附图3，一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具主要由压缩剪切压头组件12，测试样品组件13，八组连接锁紧装置14和底座组件15组成。
参照附图2至附图4，底座组件15由两块底座固定样品组件装置21，两片拉紧板22，两个内六角螺栓23，刻度标尺24，一个六角螺母25，一根连接轴26，四个螺柱27，四个蝶形螺母28，T形槽底座30，两个方形螺母31和一个滚花圆螺母32组成；将连接轴26与T形槽底座30通过螺纹连接，再通过六角螺母25将其固定；将螺柱27固定于底座固定样品组件装置21的螺纹孔中，再将底座固定样品组件装置21置于T形槽底座30的槽中，将方形螺母31置于T形槽底座30的槽孔中，通过内六角螺栓23与方形螺母31即可将底座固定样品组件装置21固定；两个底座固定样品组件装置21固定后安装拉紧板22，并用蝶形螺母28将其压紧；完成上述组装后，将底座组件15通过插销16和滚花圆螺母32固定于试验机下机座17中。
参照附图3和附图5，压缩剪切压头组件12由六角螺母25、连接轴26、滚花圆螺母32和压缩剪切压头33组成，通过插销16和滚花圆螺母32固定于试验机上机座11上；
参照附图6，测试样品组件13由一对测试样品41与一块样品组中间粘合板40和一对样品粘接板42采用对称方式粘合形成，测试样品41的标准尺寸为150mm×60mm；
参照附图7，样品粘接板42由四块方槽圆板51和开孔粘合板52焊接而成，方槽圆板51上开有长方形孔，该孔要允许锁紧头61的长方形头自由进入，开孔粘合板52上开有T形孔，其大孔的直径与方槽圆板51的外径相同，其小孔的直径大于锁紧头61的长方形头部对角线尺寸，即保证锁紧头61的长方形头部能自由转动；
参照附图8、附图2和附图3，连接锁紧装置14由锁紧头61，导向键62，推拉转向装置63，弹簧64和顶帽65组成，锁紧头61圆杆上两处直径大小不同，靠近锁紧头61的长方形头部处直径稍大，直径稍小处安装有导向键62，再安装推拉转向装置63和弹簧64，最后安装顶帽65，使用时可通过推拉转向装置63将弹簧64压紧，从而使锁紧头61长方形头部端变长，将其通过底座固定样品组件装置21中的长方形孔插入测试样品组件13中样品粘接板42的孔中，再转动90度，松开推拉转向装置63，依靠弹簧64的作用即将测试样品组件13与压缩剪切压头组件12固定，松开时与此相反。
参照附图2至附图8，样品测试前，首先制作多个测试样品组件13，并使黏合剂固化干燥备用；分别安装压缩剪切压头组件12和底座组件15到试验机上下机座中；将安装后的压缩剪切压头组件12与底座组件15保持一定的距离，以使测试样品组件13能从底座组件15上方将其装入；安装测试样品组件13前，首先将底座组件15的内六角螺栓23和蝶形螺母28松开，以使两个底座固定样品组件装置21间的距离与测试样品组件13的宽度相一致；将测试样品组件13装入底座组件15，并用连接锁紧装置14分别将其与左右底座固定样品组件装置21固定；根据刻度标尺24调节两个底座固定样品组件装置21的位置，以使其完全对称，拧紧内六角螺栓23和蝶形螺母28，试样安装完成；压缩剪切压头组件12下降，压缩剪切压头33与样品组中间粘合板40通过圆柱面接触，其中压缩剪切压头33凹圆柱面半径大于样品组中间粘合板40凸圆柱面半径，即可开始测试记录压缩剪切力与变形数据。
参照附图3，在压缩剪切测试时，随着剪切变形的进行，测试样品41的厚度会减小，如果固定样品粘接板42位置不变，会在测试样品41面层与芯层间产生很大拉力，影响剪切测试的准确性，连接锁紧装置14中的弹簧64结构在测试样品41压缩剪切变形时会使锁紧头61水平移动，使测试样品组件13中的固定样品粘接板42水平移动，保证剪切测试的准确性；
试验完成后，将压缩剪切压头组件12上升远离底座组件15，以使测试样品组件13能取出；拆除连接锁紧装置14，松开内六角螺栓23和蝶形螺母28，即可将压缩剪切损坏的测试样品组件13取出；重复进行下一个试验。
Claims (8)
1.一种对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于：夹具主要由压缩剪切压头组件12，测试样品组件13，连接锁紧装置14和底座组件15组成；其中底座组件15中安装测试样品组件13的空间可进行调节；测试样品组件13为对称式粘合结构；由连接锁紧装置14将测试样品组件13与底座组件15安装在一起，连接锁紧装置14中的锁紧头61在测试过程中可水平移动以免拉坏试样；压缩剪切压头组件12中的压缩剪切压头33与样品组中间粘合板40通过圆柱面接触。
2.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于：底座组件15由两块底座固定样品组件装置21，两片拉紧板22，两个内六角螺栓23，刻度标尺24，一个六角螺母25，一根连接轴26，四个螺柱27，四个蝶形螺母28，T形槽底座30，两个方形螺母31和一个滚花圆螺母32组成；将连接轴26与T形槽底座30通过螺纹连接，再通过六角螺母25将其固定；将螺柱27固定于底座固定样品组件装置21的螺纹孔中，再将底座固定样品组件装置21置于T形槽底座30的槽中，将方形螺母31置于T形槽底座30的槽孔中，通过内六角螺栓23与方形螺母31即可将底座固定样品组件装置21固定；两个底座固定样品组件装置21固定后安装拉紧板22，并用蝶形螺母28将其压紧；完成上述组装后，将底座组件15通过插销16和滚花圆螺母32固定于试验机下机座17中。
3.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于压缩剪切压头组件12由六角螺母25、连接轴26、滚花圆螺母32和压缩剪切压头33组成，通过插销16和滚花圆螺母32固定于试验机上机座11上。
4.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于测试样品组件13由一对测试样品41与一块样品组中间粘合板40和一对样品粘接板42采用对称方式粘合形成，测试样品41的标准尺寸为150mm×60mm。
5.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于样品粘接板42由四块方槽圆板51和开孔粘合板52焊接而成，方槽圆板51上开有长方形孔，该孔要允许锁紧头61的长方形头自由进入，开孔粘合板52上开有T形孔，其大孔的直径与方槽圆板51的外径相同，其小孔的直径大于锁紧头61的长方形头部对角线尺寸，即保证锁紧头61的长方形头部能自由转动。
6.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于连接锁紧装置14由锁紧头61，导向键62，推拉转向装置63，弹簧64和顶帽65组成，锁紧头61圆杆上两处直径大小不同，靠近锁紧头61的长方形头部处直径稍大，直径稍小处安装有导向键62，再安装推拉转向装置63和弹簧64，最后安装顶帽65，使用时可通过推拉转向装置63将弹簧64压紧，从而使锁紧头61长方形头部端变长，将其通过底座固定样品组件装置21中的长方形孔插入测试样品组件13中样品粘接板42的孔中，再转动90度，松开推拉转向装置63，依靠弹簧64的作用即将测试样品组件13与压缩剪切压头组件12固定，松开时与此相反。
7.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于压缩剪切压头33与样品组中间粘合板40通过圆柱面接触，其中压缩剪切压头33凹圆柱面半径大于样品组中间粘合板40凸圆柱面半径。
8.根据权利要求1所述的对称式夹层结构压缩剪切测试夹具，其特征在于压缩剪切测试时，连接锁紧装置14中的弹簧64结构在测试样品41压缩剪切变形时会使锁紧头61水平移动，使测试样品组件13中的固定样品粘接板42水平移动。
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