CN105004609A - 一种复合材料车身预埋件强度试验夹具 - Google Patents

Abstract

一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：由顶部的传力杆(1)、销轴(2)、上压盘(3)、下压盘(4)、垫块(5)、支撑平台(6)、U型底座(7)、导轨(10)以及螺栓若干组成。所述的传力杆件(1)顶端固定在电子万能试验机的上钳口，传力杆件(1)底端与预埋件(8)通过销轴(2)连接；复合材料板(9)夹在上压盘(3)和下压盘(4)之间，上压盘(3)、下压盘(4)和复合材料板(9)作为整体平放在支撑平台(6)上，并与支撑平台(6)固定在一起，支撑平台(6)的两侧与U型底座(7)固定；U型底座(7)的底端为倒T型，能够在导轨(10)中滑动，U型底座(7)与导轨(10)固定在一起，导轨(10)的底端固定在电子万能试验机的下钳口。

Description

一种复合材料车身预埋件强度试验夹具

技术领域

本发明涉及复合材料车身结构涉及领域，更具体而言，是一种复合材料车身预埋件强度试验实验夹具。

背景技术

目前，随着轻量化技术的不断发展，复合材料作为一种轻质、高性能材料广泛应用于汽车车身。复合材料车身预埋件是一种重要的连接形式，在复合材料一体化车身中，预埋件大量应用于安全带固定点、发动机悬置固定点、悬架的硬点等位置。这些固定点承受来自空间中不同方向的拉力、压力以及压弯、拉弯组合受力情况，而且复合材料车身是各向异性材料，因此需要进行不同方向不同角度的强度试验。本发明为一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，能够进行预埋件相对于复合材料板在空间不同角度的压弯、拉弯强度试验，根据数值拟合的方法，获得任意角度方向的纯拉、纯压、压弯、拉弯的强度值；同时能够根据实际情况，选择特定的试验角度和试验次数；夹具装置简单，加工容易，易于使用，该夹具复合材料车身预埋件的设计研究奠定了基础。

发明内容

结合附图，说明如下：

一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：由顶部的传力杆1、销轴2、上压盘3、下压盘4、垫块5、支撑平台6、U型底座7、导轨10以及螺栓若干组成。

所述的传力杆件1顶端固定在电子万能试验机的上钳口，传力杆件1底端与预埋件8通过销轴2连接；所述的预埋件8底座在成型之前嵌入复合材料板9，然后一体化成型，复合材料板9夹在可更换的上压盘3和下压盘4之间，上压盘3和下压盘4中心开口，开口形状与预埋件8形状相适应，并用螺栓固定在一起；上压盘3、下压盘4和复合材料板9作为整体平放在支撑平台6上，并与支撑平台6固定在一起，支撑平台6中心开口形状尺寸与预埋件8形状相适应。支撑平台6的两侧与U型底座7两侧通过螺栓固定，预埋件8、复合材料板9、上压盘3、下压盘4、支撑平台6作为整体，可以通过改变两侧固定螺栓安装孔的位置，实现绕销轴2若干角度的转动；U型底座7的底端为倒T型，能够在导轨10中滑动，U型底座7与导轨10固定在一起，导轨10的底端固定在电子万能试验机的下钳口。

所述的上压盘3和下压盘4之间放置四块了起缓冲作用的垫块5。

所述的U型底座7顶端分别开有长方形孔，用于搬运。

所述的U型底座两侧有用于与支撑平台固定的螺栓孔701，所有螺栓孔701能够形成一个圆，该圆与支撑平台两侧用于和U型底座固定的螺栓孔601形成的圆半径相同，且同心，为使其两孔相配合，需要通过调节传力杆件1在Z轴方向的位移和U型底座7在X轴方向的位移来实现配合。

所述的预埋件8上部开有不同高度的孔，不同高度孔在测试的时候会产生不同的弯矩，从而进行不同组合的压弯、拉弯组合测试。

有益效果

1、一种复合材料车身预埋件强度试验夹具能够进行不同预埋件高度(如图3高度h)、不同空间角度(如图8角度β)的拉弯、压弯强度试验，结合数值拟合方法，可以获得任意高度、方向、角度的强度值，用于工程设计参考；

2、能够根据预埋件底端的形状选择、设计适当的上压盘、下压盘、支撑平台组合进行试验，减少试验误差；

3、上压盘、下压盘之间安装有垫块，能够防止上压盘、下压盘之间预紧力过大而对复合材料板造成损伤，减少试验误差；

4、U型底座设计有开口，易于安装、提携；整个夹具装置简单，加工容易，装夹方便，易于使用。

附图说明

图1为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具装配示意图；

图2为本发明所述的一种复合材料板(9)与预埋件(8)示意图；

图3为本发明所述的一种复合材料车身预埋件(8)示意图；

图4为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具开口为圆形的上压盘(3)、下压盘(4)与缓冲块(5)装配示意图；

图5为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具开口为方形的上压盘(3)、下压盘(4)与缓冲块(5)装配示意图；

图6为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具开口为圆形的支撑平台(6)示意图；

图7为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具开口为方形的支撑平台(6)示意图；

图8为本发明所述的一种复合材料车身预埋件、强度试验夹具β角的示意图；

图9为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具U型底座(7)示意图；

图10为本发明所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具在电子万能试验机的装配示意图；

其中：1.传力杆、2.销轴、3.上压盘、4.下压盘、5.垫块、6.支撑平台、7.U型底座、8.预埋件、9.复合材料板、10.导轨、11.电子万能试验机上钳口、12.电子万能试验机下钳口。301、用于固定上、下压盘的螺栓孔 302、上、下压盘上用于和支撑平台固定的螺栓孔 601、支撑平台两侧用于和U型底座固定的螺栓孔 602、支撑平台上用于和上、下压盘固定的螺栓孔 701、U型底座两侧用于和支撑平台固定的螺栓孔

具体实施方式

本发明为一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，涉及车身结构领域；夹具如图1。该夹具包括传力杆1、销轴2、上压盘3、下压盘4、垫块5、支撑平台6、U型底座7、导轨10以及螺栓若干。该夹具能够测试预埋件8相对于复合材料板9在空间不同角度的拉弯、压弯等不同组合的强度，结合数值拟合方法，能够获得任意纯拉、纯压、压弯、拉弯的强度；同时能够根据实际情况，选择特定的试验角度和试验次数；夹具装置简单，加工容易，易于使用，该夹具复合材料车身预埋件的设计研究奠定了基础。

所述的传力杆件1顶端固定在电子万能试验机的上钳口，传力杆件1底端与预埋件8通过销轴2连接；上压盘3和下压盘4中心开孔，复合材料板9夹在上压盘3和下压盘4之间，上压盘3和下压盘4对复合材料板9起压边的作用，上压盘3和下压盘4用螺栓固定在一起，螺栓只通过上压盘3和下压盘4，不通过复合材料板9。上压盘3和下压盘4之间的边缘放置了起缓冲作用的垫块5四块；上压盘3、下压盘4、垫块5和复合材料板9作为整体平放在支撑平台6上，并采用螺栓与支撑平台6固定在一起，螺栓只通过上压盘3、下压盘4和支撑平台6；支撑平台6的两侧与U型底座7两侧通过螺栓固定，预埋件8、复合材料板9、上压盘3、下压盘4、垫块5、支撑平台6作为整体，可以通过改变两侧固定螺栓安装孔的位置，实现绕销轴2若干角度的转动；U型底座7的底端为倒T型，能够在导轨10中T型槽滑动，并且能够用螺栓将U型底座7与导轨10固定在一起；导轨10的底端固定在电子万能试验机的下钳口。

所述的传力杆件1顶端固定在电子万能试验机的上钳口，传力杆件1能够随着电子万能试验机的上钳口而上下移动。

所述的预埋件8一般是金属制成的，其底座在成型之前嵌入复合材料板9，然后一体化成型，如图2。

所述的预埋件8上部开有不同高度的孔，如图3，由于强度试验是破坏性试验，在实际试验的时候只需要根据实际高度开一孔，图3是为了方便阐述开了三孔。该孔通过销轴2与传力杆件1底端连接，不同高度孔在测试的时候会产生不同的弯矩，从而进行不同组合的压弯、拉弯组合测试。

所述的上压盘3、下压盘4完全一样，中心开大口，如图4和图5，图4中间的开口为圆形，图4中间的开口为方形，适合不同形状的预埋件8，开孔尺寸和形状根据实际情况设计出不同方案；复合材料板9夹在上压盘3、下压盘4之间，上压盘3和下压盘4对复合材料板9起压边的作用。用螺栓固定在一起，螺栓只通过上压盘3和下压盘4，不通过复合材料板9。

所述的上压盘3、下压盘4之间边缘配置四块垫块5，如图4和图5，垫块5能够防止上压盘3与下压盘4之间的预紧力过大对复合材料板9造成损伤，垫块5的材质、尺寸和形状根据实际情况设计。

所述的上压盘3、下压盘4、垫块5和复合材料板9作为整体平放在支撑平台6上，通过上压盘3、下压盘4的孔与支撑平台6用螺栓固定在一起，螺栓只通过上压盘3、下压盘4和支撑平台6。

所述的支撑平台6中心开大孔，开孔尺寸和形状根据实际情况设计，如图6开孔为圆形，图7开孔为方形，以适合不同形状的预埋件；支撑平台6的开口形状与上压盘3、下压盘4的开口形状配合使用；支撑平台两侧用于和U型底座固定的螺栓孔601图6和图7，每一端的三个螺栓孔能够形成一个圆，该螺栓孔与U型底座两侧用于和支撑平台固定的螺栓孔701图9中的某些合适的孔配合。

所述的支撑平台6以及固定在其上的复合材料板9、预埋件8、上压盘3、下压盘4、垫块5作为整体绕销轴2所在轴线转动，β角是传力杆件1的轴线L₁与预埋件轴线L₂在YZ平面形成的夹角，如图8，改变β角度大小，从而实现在YZ平面不同β角度的强度试验。

所述的U型底座7底端为倒U型结构，如图9，其底部有T型导轨，因此U型底座7能够在导轨10的倒T型槽(如图1)中进行移动，并通过螺栓进行固定。

所述的U型底座7顶端分别开有长方形孔，如图9，用于搬运时方便。

所述的U型底座两侧用于和支撑平台固定的螺栓孔701，如图9，所有螺栓孔701能够形成一个圆，该圆与601如图6或者图7形成的圆半径相同，且同心。当预埋件采用不同高度的孔如图3进行实验，601与701形成的同心圆不在销轴2的轴线上时，由于β角度是通过调整绕销轴2轴线转动调整的，因此，为了保证U型底座两侧用于和支撑平台固定的螺栓孔701能与支撑平台两侧用于和U型底座固定的螺栓孔601配合，需要通过调节传力杆件1在Z轴方向的位移和U型底座7在X轴方向的位移来实现配合，XYZ方向参考图1。

所述的复合材料车身预埋件强度试验夹具测得不同方向、不同组合的拉弯、压弯强度之后，采用数值拟合的方法即可获得任意方向的剪切、拉压以及组合强度数据。

具体操作如下：

1、根据预埋件底座形状选择适当的上压盘3、下压盘4、支撑平台6组合；，将复合材料板9夹在上压盘3和下压盘4之间，并装上垫块5，用螺栓固定；

2、选择预埋件8上部不同高度的孔，然后用销轴2将传力杆1的底端与预埋件8的孔连接在一起；

3、将传力杆1、预埋件8、复合材料板9、上压盘3、下压盘4和垫块5形成的整体平放在支撑平台6上，并采用螺栓与支撑平台6固定在一起；

4、根据β角的大小，将支撑平台6的两侧用螺栓固定在U型底座7上；

将导轨10的下端固定在拉伸机下钳口；

5、将U型底座7底端的倒T型结构放入导轨10的倒T型槽中，先不用螺栓固定，保持可以滑动的状态；

6、滑动U型底座7的底端在导轨10上的不同位置，同时调整电子万能试验机上钳口的高度，直到传力杆1的顶端固定在上钳口，此时，采用螺栓将U型底座7的底端固定在导轨10上；

7、此时启动拉伸机即可进行试验。

8、记录预埋件底端与复合材料板破坏时的强度值；

改变预埋件顶端高度、角度β，重复以上步骤进行多次试验，记录多组强度值；

9、根据数值拟合，即可获得任意高度、方向、角度的强度值，用于工程设计参考；

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细描述。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”和“垂直、水平”“前、后”通常是在本发明提供的车架在正常使用情况下定义的，并且也与参考附图所示方向一致；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

Claims (5)

1.一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：由顶部的传力杆(1)、销轴(2)、上压盘(3)、下压盘(4)、垫块(5)、支撑平台(6)、U型底座(7)、导轨(10)以及螺栓若干组成；

所述的传力杆件(1)顶端固定在电子万能试验机的上钳口，传力杆件(1)底端与预埋件(8)通过销轴(2)连接；所述的预埋件(8)底座在成型之前嵌入复合材料板(9)，然后一体化成型，复合材料板(9)夹在可更换的上压盘(3)和下压盘(4)之间，上压盘(3)和下压盘(4)中心开口，开口形状与预埋件(8)形状相适应，并用螺栓固定在一起；上压盘(3)、下压盘(4)和复合材料板(9)作为整体平放在支撑平台(6)上，并与支撑平台(6)固定在一起，支撑平台(6)中心开口形状尺寸与预埋件(8)形状相适应，支撑平台(6)的两侧与U型底座(7)两侧通过螺栓固定，预埋件(8)、复合材料板(9)、上压盘(3)、下压盘(4)、支撑平台(6)作为整体，可以通过改变两侧固定螺栓安装孔的位置，实现绕销轴(2)若干角度的转动；U型底座(7)的底端为倒T型，能够在导轨(10)中滑动，U型底座(7)与导轨(10)固定在一起，导轨(10)的底端固定在电子万能试验机的下钳口。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：所述的上压盘(3)和下压盘(4)之间放置四块了起缓冲作用的垫块(5)。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：所述的U型底座(7)顶端分别开有长方形孔，用于搬运。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：所述的U型底座两侧有用于与支撑平台固定的螺栓孔701，所有螺栓孔701能够形成一个圆，该圆与支撑平台两侧用于和U型底座固定的螺栓孔601形成的圆半径相同，且同心，为使其两孔相配合，需要通过调节传力杆件(1)在Z轴方向的位移和U型底座(7)在X轴方向的位移来实现配合。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料车身预埋件强度试验夹具，其特征在于：所述的预埋件(8)上部开有不同高度的孔，不同高度孔在测试的时候会产生不同的弯矩，从而进行不同组合的压弯、拉弯组合测试。