CN102944470B - 弯曲实验夹具组件、弯曲实验夹具和压缩实验夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了纤维增强复合材料夹芯板的压缩弯曲多功能夹具，其包括第一夹板、第二夹板以及可更换的附件，其中可更换的附件包括两组转动件以及两组挡块。当第一夹板、第二夹板和两组转动件组合在一起时即可构成弯曲夹具，当第一夹板、第二夹板和两组挡块并配合额外的支撑刀口时即可构成压缩夹具。利用该装置能够快速准确地针对多种尺寸的碳纤维复合材料夹芯板进行压缩和弯曲实验。本发明既能够保证实验段载荷符合要求，又避免了因应力集中导致实验失败。本发明不仅实现了对多种尺寸试验件准确进行加载，而且还实现了一套装置的多种用途的使用。
Description
技术领域
本发明涉及纤维增强复合材料实验领域，采用该夹具针对纤维增强复合材料夹芯板进行弯曲实验和压缩试验，可以提高实验的精度和成功率，同时也能提高夹具的使用效率。
背景技术
纤维增强复合材料夹芯板结构在现代飞机结构中大量应用，在飞机中主要承受压缩和弯曲载荷。但是，针对此结构的弯曲实验却受制于结构中蜂窝芯子的低强度导致的塌陷而难以进行。通常实验主要采用灌封的方式来解决这个问题，然而实际操作中，灌封难以达到理想的质量，从而直接影响到实验的成功率，造成经济损失。另外，多数实验夹具设计只能适应特定尺寸实验件进行特定种类的实验，效率低且浪费严重。
本发明设计的夹具进行弯曲实验时，通过滑轮组进行弯曲载荷的加载，解决了芯子塌陷导致实验失败的问题。另外，该夹具只需换装对应附件即能够进行弯曲和压缩两类实验，有效提高了实验效率和经济效益。
发明内容
本发明公开了一种碳纤维复合材料夹芯板的弯曲实验夹具，该夹具可以通过调整滑轮的定位，简便地完成对多种尺寸试验件的弯曲实验，有效提高实验成功率。另外，经过将滑轮换装成挡块并加设支撑刀口就变成了压缩试验夹具，该压缩试验夹具可以完成碳纤维复合材料夹芯板的压缩实验，提高实验效率的同时减低成本。
具体地，本发明公开了一种用于夹芯板的弯曲实验夹具组件，其包括：第一夹板，其包括在第一方向延伸的第一板状部分和垂直于第一方向延伸的第一安装部分，第一板状部分上布置有多排的第一装配孔；第二夹板，其包括在第一方向延伸的第二板状部分和垂直于第一方向延伸的第二安装部分，第二板状部分上布置有多排的第二装配孔；第一组转动件，其通过第一装配孔成排地安装到第一夹板的第一板状部分上；第二组转动件，其通过第二装配孔成排地安装到第二夹板的第二板状部分上；其中，第二夹板的第二安装部分安装到第一夹板的第一安装部分上并使第二组转动件相对第一组转动件整体地错开并彼此相向地将夹芯板夹持于其间。
优选地，第一转动件和/或第二转动件为滑轮。
优选地，第一夹板的第一安装部分上具有多个孔，第二夹板的第二安装部分上相应地具有多个滑槽，多个紧固件分别通过多个孔和多个滑槽将第一夹板和第二夹板固定在一起。
优选地，夹芯板为纤维增强复合材料制成的。
本发明还公开了一种用于夹芯板的弯曲实验夹具，其包括两个相对布置的弯曲实验夹具组件，用于将夹芯板的两端分别夹持在每个弯曲实验夹具组件的第一组转动件和第二组转动件之间。
此外，本发明还公开了一种用于夹芯板的弯曲试验设备，其至少包括前述弯曲实验夹具、实验加载机和底座，其中，实验加载机带有加载端头，加载端头包括两个加载端，底座也包括两个起支点作用的支撑端，两个弯曲实验夹具组件连同夹芯板作为整体在上下方向上布置在底座的两个支撑端和加载端头的两个加载端之间并且两个加载端位于两个支撑端之间。
进一步地，本发明公开了一种用于夹芯板的压缩实验夹具，其包括：一对第一夹板，每个第一夹板包括在第一方向延伸的第一板状部分和垂直于第一方向延伸的第一安装部分，第一板状部分上布置有多排的第一装配孔；一对第二夹板，每个第二夹板包括在第一方向延伸的第二板状部分和垂直于第一方向延伸的第二安装部分，第二板状部分上布置有多排的第二装配孔；第一挡块，其通过第一装配孔安装到第一夹板的第一板状部分上；第二挡块，其通过第二装配孔安装到第二夹板的第二板状部分上；其中，一个第二夹板的第二安装部分安装到一个第一夹板的第一安装部分上以使其上的第二挡块和第一挡块彼此相对并间隔开并形成上夹具组件，上夹具组件用于被实验加载机保持；另一个第二夹板的第二安装部分安装到另一个第一夹板的第一安装部分上以使其上的第二挡块和第一挡块彼此相对并间隔开并形成下夹具组件，上夹具组件和下夹具组件彼此相对地竖直布置；支撑刀口，其安装在一个第一夹板上，其纵向长度小于夹芯板的长度，用于在竖直方向上保持夹芯板的两个侧边缘；其中，当夹芯板夹持在上夹具组件和下夹具组件之间时，夹芯板的上端部和下端部分别被第一挡块和第二挡块抵接，夹芯板的两侧边缘被分别被支撑刀口限制离面位移。
优选地，支撑刀口为两根平行的圆柱杆状件。
优选地，第一夹板的第一安装部分上具有多个孔，第二夹板的第二安装部分上相应地具有多个滑槽，多个紧固件分别通过多个孔和多个滑槽将第一夹板和第二夹板固定在一起。
优选地，夹芯板为纤维增强复合材料制成的。
另外，本发明还公开了一种用于夹芯板的压缩实验设备，其至少包括前述压缩实验夹具。
附图说明
为了解释本发明，将在下文中参考附图描述其示例性实施方式，附图中：
图1示意性地示出了安装有第一组转动件的第一夹板；
图2示意性地示出了弯曲实验夹具组件；
图3示意性地示出了弯曲实验夹具；
图4概略性地示出了弯曲实验设备(未示出实验加载机)；
图5示意性地示出了前述的第一夹板附设第一挡块和支撑刀口的示意图；
图6示意性地示出了由第一夹板、第二夹板、第一挡块、第二挡块和支撑刀口组成的下夹具组件；以及
图7示意性地示出了由上夹具组件和下夹具组件组成的压缩实验夹具。
不同图中的相似特征由相似的附图标记指示。
具体实施方式
在以下的实施方式的详细描述中，参照构成该描述的一部分的附图进行说明。附图以示例的方式展示出特定的实施方式，本发明被实现在这些实施方式中。所示出的实施方式不是为了穷尽根据本发明的所有实施方式。可以理解，其他的实施方式可以被利用，结构性或逻辑性的改变能够在不脱离本发明的范围的前提下被做出。对于附图，方向性的术语，例如“左”、“右”、“底”、“前”、“后”、“向下”、“向上”等，是参照所描述的附图的方位而使用的。由于本发明的实施方式的组件能够被以多种方位方式，这些方向性术语是用于说明的目的，而不是限制的目的。因此，以下的具体实施方式并不是作为限制的意义，并且本发明的范围由所附的权利要求书所限定。
图1示出了安装有第一组转动件106的第一夹板102，图2示出了弯曲实验夹具组件。如图1和图2所示，本发明公开了一种用于夹芯板的弯曲实验夹具组件100。
该弯曲实验夹具组件100包括：第一夹板102、第二夹板104、第一组转动件106和第二组转动件108。该第一夹板102包括在第一方向延伸的第一板状部分102a和垂直于第一方向延伸的第一安装部分102b，第一板状部分102a上布置有多排的第一装配孔102c。第二夹板104包括在第一方向延伸的第二板状部分104a和垂直于第一方向延伸的第二安装部分104b，第二板状部分104a上布置有多排的第二装配孔104c。第一组转动件106通过第一装配孔102c和螺栓的配合成排地安装到第一夹板102的第一板状部分102a上；第二组转动件108通过第二装配孔104c和螺栓的配合成排地安装到第二夹板104的第二板状部分104a上。
第二夹板104的第二安装部分104b安装到第一夹板102的第一安装部分102b上并使第二组转动件108相对第一组转动件106整体地错开并彼此相向地将夹芯板10(如图3所示)夹持于其间，当按照图4所示的方式进行加载时，第二夹板104与第一夹板102共同相对地面静止坐标系发生旋转，从而通过第一组转动件106和第二组转动件108对夹芯板10(如图3所示)施加纯弯曲载荷。
如图1或图2所示，第一组转动件106和/或第二组转动件108为滑轮。
具体地，该第一夹板102的第一安装部分102b上具有多个孔102d，第二夹板104的第二安装部分104b上相应地具有多个滑槽104d，多个紧固件110如螺栓分别通过多个孔102d和多个滑槽104d将第一夹板102和第二夹板104固定在一起。其中，滑槽104d可以用于调节第一夹板102和第二夹板104的相对安装位置。
具体地，夹芯板10为纤维增强复合材料制成的。
如图3所示，应用弯曲实验夹具组件100进行弯曲实验时，需在准备两个前述的弯曲试验夹具组件100。根据实验件的尺寸和刚度选择滑轮的尺寸、数量。
具体地，该用于夹芯板的弯曲实验夹具200包括两个相对布置的弯曲实验夹具组件100，用于将夹芯板10的两端分别夹持在每个弯曲实验夹具组件100的第一组转动件106和第二组转动件108之间。
本领域技术人员可以理解，为了进行试验，弯曲实验设备除了包括前述的弯曲实验夹具200外还包括实验加载机和弯曲实验所使用的底座。如图4所示，其概略性地示出了弯曲实验设备的工作原理，两个相对的弯曲实验夹具组件100和夹芯板10作为整体布置在底座12和加载端头14之间，具体地，在上侧被加载端头14的左右两个加载端抵压，在下侧被底座12上左右两个起支点作用的支撑端支撑，当实验时，实验加载机通过加载端头14向下施加作用力，这样，每个弯曲实验夹具组件100在加载端头14的作用力下有绕着底座12的两个支撑端向内转动的趋势从而夹芯板10承受了弯曲载荷。如本领域所熟知的，底座12属于现有技术。由于在该弯曲实验中，以多个分别位于两侧的滑轮对夹芯板10施加弯曲载荷，这样，一方面夹芯板10不容易由于蜂窝芯子的低强度而导致塌陷；另一方面还能够确保夹芯板10的基本中央位置处承受较大的弯矩从而能够达成本实验的目的。
图5示意性地示出了前述的第一夹板102附设第一挡块302和支撑刀口306的示意图，其中多个第一挡块302一字形排列并且在两侧的第一挡块302还分别设置有敞口以容纳支撑刀口306；图6示意性地示出了由第一夹板102、第二夹板104、第一挡块302、第二挡决304和支撑刀口306组成的下夹具组件310；图7示意性地示出了由上夹具组件308和下夹具组件310组成的压缩实验夹具300。
具体地，一种用于夹芯板的压缩实验夹具300，其包括：一对第一夹板102、一对第二夹板104、第一挡块302、第二挡块304以及支撑刀口306。如前所述，每个第一夹板102包括在第一方向延伸的第一板状部分102a和垂直于第一方向延伸的第一安装部分102b，第一板状部分102a上布置有多排的第一装配孔102c。每个第二夹板104包括在第一方向延伸的第二板状部分104a和垂直于第一方向延伸的第二安装部分104b，第二板状部分104b上布置有多排的第二装配孔104c。第一挡块302通过第一装配孔102c安装到第一夹板102的第一板状部分102a上。第二挡块304通过第二装配孔104c安装到第二夹板104的第二板状部分104a上。
其中，一个第二夹板104的第二安装部分104b安装到一个第一夹板102的第一安装部分102b上以使其上的第二挡块304和第一挡块302彼此相对并间隔开并形成上夹具组件308，上夹具组件308用于被实验加载机(未示出)保持；另一个第二夹板104的第二安装部分104b安装到另一个第一夹板102的第一安装部分102b上以使其上的第二挡块304和第一挡块302彼此相对并间隔开并形成下夹具组件310，上夹具组件308和下夹具组件310彼此相对地竖直布置。支撑刀口306安装在一个第一夹板102上，其纵向长度小于夹芯板10的长度，用于在竖直方向上保持夹芯板10的两个侧边缘；其中，当夹芯板10夹持在上夹具组件308和下夹具组件310之间时，夹芯板10的上端部和下端部分别被第一挡块302和第二挡块304抵接，夹芯板10的两侧边缘被分别被支撑刀口306保持。在实验时，实验加载机对上夹具组件308施加一定的压力，该上夹具组件308再将该压力传递到夹芯板10上，与此同时，夹芯板10的侧边缘受到支撑刀口306的限制而不会发生整体失稳。实验人员可以根据该夹芯板10承受压力后发生的情况(如断裂)来判断该夹芯板10是否符合要求。
具体地，该支撑刀口306为两根平行的圆柱杆状件。
本发明不以任何方式限制于在说明书和附图中呈现的示例性实施方式。示出以及描述的实施方式(的部分)的所有组合明确地理解为并入该说明书之内并且明确地理解为落入本发明的范围内。而且，在如权利要求书概括的本发明的范围内，很多变形是可能的。此外，不应该将权利要求书中的任何参考标记构造为限制本发明的范围。
Claims (11)
1.一种用于夹芯板的弯曲实验夹具组件，其包括：
第一夹板，其包括在第一方向延伸的第一板状部分和垂直于第一方向延伸的第一安装部分，所述第一板状部分上布置有多排的第一装配孔；
第二夹板，其包括在第一方向延伸的第二板状部分和垂直于第一方向延伸的第二安装部分，所述第二板状部分上布置有多排的第二装配孔；
第一组转动件，其通过第一装配孔成排地安装到所述第一夹板的第一板状部分上；
第二组转动件，其通过第二装配孔成排地安装到所述第二夹板的第二板状部分上；
其中，所述第二夹板的第二安装部分安装到所述第一夹板的第一安装部分上并使所述第二组转动件相对所述第一组转动件整体地错开并彼此相向地将所述夹芯板夹持于其间。
2.根据权利要求1所述的弯曲实验夹具组件，其中，所述第一组转动件和/或所述第二组转动件为滑轮。
3.根据权利要求1所述的弯曲实验夹具组件，其中，所述第一夹板的第一安装部分上具有多个孔，所述第二夹板的第二安装部分上相应地具有多个滑槽，多个紧固件分别通过多个孔和多个滑槽将所述第一夹板和第二夹板固定在一起。
4.根据权利要求1-3任一项所述的弯曲实验夹具组件，其中，所述夹芯板为纤维增强复合材料制成的。
5.一种用于夹芯板的弯曲实验夹具，其包括两个相对布置的如权利要求1-4任一项所述的弯曲实验夹具组件，用于将夹芯板的两端分别夹持在每个弯曲实验夹具组件的第一组转动件和第二组转动件之间。
6.一种用于夹芯板的弯曲试验设备，其至少包括如权利要求5所述的弯曲实验夹具、实验加载机和底座，其中，所述实验加载机带有加载端头，所述加载端头包括两个加载端，所述底座也包括两个起支点作用的支撑端，所述弯曲实验夹具的两个弯曲实验夹具组件连同所述夹芯板作为整体在上下方向上布置在所述底座的两个支撑端和所述加载端头的两个加载端之间并且所述两个加载端位于所述两个支撑端之间。
7.一种用于夹芯板的压缩实验夹具，其包括：
一对第一夹板，每个第一夹板包括在第一方向延伸的第一板状部分和垂直于第一方向延伸的第一安装部分，所述第一板状部分上布置有多排的第一装配孔；
一对第二夹板，每个第二夹板包括在第一方向延伸的第二板状部分和垂直于第一方向延伸的第二安装部分，所述第二板状部分上布置有多排的第二装配孔；
第一挡块，其通过第一装配孔安装到所述第一夹板的第一板状部分上；
第二挡块，其通过第二装配孔安装到所述第二夹板的第二板状部分上；
其中，一个第二夹板的第二安装部分安装到一个第一夹板的第一安装部分上以使其上的第二挡块和第一挡块彼此相对并间隔开并形成上夹具组件，所述上夹具组件用于被实验加载机保持；另一个第二夹板的第二安装部分安装到另一个第一夹板的第一安装部分上以使其上的第二挡块和第一挡块彼此相对并间隔开并形成下夹具组件，所述上夹具组件和所述下夹具组件彼此相对地竖直布置；
支撑刀口，其安装在一个第一夹板上，其纵向长度小于所述夹芯板的长度，用于在竖直方向上保持所述夹芯板的两个侧边缘；
其中，当所述夹芯板夹持在所述上夹具组件和所述下夹具组件之间时，所述夹芯板的上端部和下端部分别被第一挡块和第二挡块抵接，所述夹芯板的两侧边缘被分别被支撑刀口限制。
8.根据权利要求7所述的压缩实验夹具，其中，所述支撑刀口为两根平行的圆柱状杆状件。
9.根据权利要求7所述的压缩实验夹具，其中，所述第一夹板的第一安装部分上具有多个孔，所述第二夹板的第二安装部分上相应地具有多个滑槽，多个紧固件分别通过多个孔和多个滑槽将所述第一夹板和第二夹板固定在一起。
10.根据权利要求7-9任一项所述的压缩实验夹具，其中，所述夹芯板为纤维增强复合材料制成的。
11.一种用于夹芯板的压缩实验设备，其包括如权利要求7-10任一项所述的压缩实验夹具。
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