CN106769424B - 一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具 - Google Patents

一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具 Download PDF

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Abstract

一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，由含边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件等组成。其连接关系为：PA6尼龙夹层置于层合板上、下表面，狗骨型夹板置于上、下尼龙夹层表面，8对蝶形螺母与螺栓紧固狗骨型夹板，夹持尼龙夹层和层合板，开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板开口，并通过蝶形螺栓与螺纹孔固定在金属夹板上。本发明的防失稳通用夹具通过各子部件间精巧配合和连接，简便、实用、精确、高效地防止边缘/中心缺口复合材料发生弯曲失稳，以及夹具与试样间的摩擦，并能实时观测试样边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展，为层合板压缩性能测试提供技术手段。

Description

一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防 失稳通用夹具
技术领域
本发明提供一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，属试验测试技术领域。
背景技术
在复合材料层合板压缩性能测试中，层合板常常发生弯曲失稳，影响试验的正常进行，导致试验结果失真，因此，为了防止复合材料层合板压缩性能测试时失稳，需要安装防失稳夹具进行试验。目前，国内外复合材料层合板防失稳夹具仅用于某单一缺口形式试样，不同缺口试样往往需要不同夹具，夹具通用性差导致试验夹具过多和浪费，且利用率低，为此，发明了一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，由含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件等组成，能简便、实用、精确、高效地防止边缘/中心缺口复合材料发生弯曲失稳，以及夹具与试样之间的摩擦，并可以实时观测试样边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展，为层合板压缩性能测试提供技术手段。
发明内容
1、目的：本发明的目的在于提供一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，防止层压板压缩性能测试中发生弯曲失稳。
2、技术方案：本发明一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，由含边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件等组成。它们之间的连接关系如下：(1)PA6尼龙夹层置于层合板上、下表面，夹层的表面形状与层合板相同；(2)将含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板置于上、下尼龙夹层表面，并使夹板开孔与尼龙夹层和层合板缺口重合；(3)采用8对蝶形螺母与螺栓，紧固狗骨型夹板，使之夹持尼龙夹层和层合板；(4)根据层合板缺口形式，安装夹板的开口加强附件。开口加强附件具体安装过程如下：对于边缘缺口层合板试样，采用2对开口加强附件，将开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板中心圆形开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测；对于中心缺口层合板试样，同样采用2对开口加强附件，分别将开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板左、右两侧边缘开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测。
所述的边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板是两端宽、中部窄的含孔金属板，这种构型既减轻结构重量，又保证夹具具有足够强度和夹持效果，同时，在夹持复合材料层合板时，层合板中央部位的边缘露出夹板，便于使用引伸计测定层合板压缩性能载荷-位移曲线。夹板两端上下、左右对称加工有8个圆形通孔，采用8对蝶形螺母与螺栓穿过通孔进行夹持，保证夹持力均匀、稳定，防弯效果好，提高试验测试结果的准确性。夹板中央部位的两侧边缘加工了半圆形开口、中心处加工了圆形通孔，半圆形开口和圆形通孔的尺寸稍大于层合板缺口尺寸，这样，夹板不会遮挡缺口，能够实时观测边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展。此外，夹板中央部位的开口的上、下两端对称均布有8个螺纹孔，通过蝶形螺栓，可将开口加强附件固定在夹板上，螺纹孔与半圆形开口和圆形通孔保持足够距离，防止在夹板中央部位产生严重的应力集中效应。
所述的PA6尼龙夹层是与层合板试样表面形状相同的含孔薄片，其圆形和半圆形开孔位置及大小与夹板一致。PA6尼龙具有优良的防磨和减振性能，在试样和夹板间添加PA6尼龙夹层，可防止试验时试件表面发生摩擦、微动磨蚀及划伤，保证试验加载的准确性。
所述的蝶形螺母与螺栓穿过狗骨型金属夹板和尼龙夹层的通孔，通过蝶形螺母锁紧，达到夹持试样的目的，试样装卸也更简便，提高了试样装卸效率。
所述的开口加强附件为带半圆柱形凸台的长条形金属板片，由抗变形的优质合金钢制造，保证夹具开口具有足够强度；凸台高度与夹板厚度相同，半圆柱形凸台形状与夹板半圆形边缘开口相同，2个半圆柱形凸台组成的圆形凸台形状与夹板中心圆形开口相同，开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板边缘半圆形开口或中心圆形开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘/中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测。
3、优点及功效：本发明的防失稳通用夹具通过各子部件间的合理与精巧配合和连接，能简便、实用、精确、高效地防止边缘/中心缺口复合材料发生弯曲失稳，以及夹具与试样之间的摩擦，并可以实时观测试样边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展，为层合板压缩性能测试提供技术手段。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明进一步说明：
图1是含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板示意图。
图2是PA6尼龙夹层示意图。
图3是蝶形螺母与螺栓示意图，在图3中：部件1为蝶形螺母，部件2为螺栓。
图4是开口加强附件示意图，在图4中：部件1为蝶形螺栓，部件2为半圆柱形凸台。
图5是复合材料层合板试样示意图，在图5中：部件1为边缘缺口层合板试样，部件2为中心缺口层合板试样。
图6是用于边缘缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具示意图，在图6中：部件1为边缘缺口层合板试样，部件2为PA6尼龙夹层，部件3为含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板，部件4为蝶形螺母与螺栓，部件5为开口加强附件，部件6为蝶形螺栓。
图7是用于中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具示意图，在图7中：部件1为中心缺口层合板试样，部件2为PA6尼龙夹层，部件3为含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板，部件4为蝶形螺母与螺栓，部件5为开口加强附件，部件6为蝶形螺栓。
具体实施方式
结合图1至图7说明本发明的具体实施方式：
本发明一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，由含边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件等组成。在图6和图7中，PA6尼龙夹层2置于边缘/中心缺口层合板1上、下表面，夹层的表面形状与层合板相同；将含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板3置于上、下尼龙夹层2表面，并使夹板开孔与尼龙夹层和层合板缺口重合；采用8对蝶形螺母与螺栓4，紧固狗骨型夹板3，使之夹持尼龙夹层2和层合板1。对于边缘缺口层合板试样(如图6所示)，采用2对开口加强附件，将开口加强附件5的半圆柱形凸台插入夹板中心圆形开口后，通过蝶形螺栓6与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测；对于中心缺口层合板试样(如图7所示)，同样采用2对开口加强附件，分别将开口加强附件5的半圆柱形凸台插入夹板左、右两侧边缘开口后，通过蝶形螺栓6与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测。
含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板如图1所示，是两端宽、中部窄的含孔金属板，夹板两端上下、左右对称加工有8个圆形通孔，采用8对蝶形螺母与螺栓穿过通孔进行夹持，夹板中央部位的两侧边缘加工了半圆形开口、中心处加工了圆形通孔，中央部位的开口的上、下两侧对称均布有8个螺纹孔，通过蝶形螺栓，可将开口加强附件固定在夹板上。PA6尼龙夹层如图2所示，是与层合板试样表面形状相同的含孔薄片，其圆形和半圆形开孔位置及大小与夹板一致。蝶形螺母与螺栓如图3所示，穿过狗骨型金属夹板和尼龙夹层的通孔，通过蝶形螺母锁紧，达到夹持试样的目的。开口加强附件如图4所示，为带半圆柱形凸台的长条形金属板片，凸台高度与夹板厚度相同，半圆柱形凸台形状与夹板半圆形边缘开口相同，2个半圆柱形凸台组成的圆形凸台形状与夹板中心圆形开口相同，开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板边缘半圆形开口或中心圆形开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘/中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测。复合材料层合板试样如图5中所示，为含边缘/中心缺口的复合材料板状试样。所有部件按照图6和图7示出的位置关系进行配合和连接，防失稳通用夹具调试完毕后，便可根据具体试验要求进行边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试。

Claims (1)

1.一种用于边缘/中心缺口复合材料层合板压缩性能测试的防失稳通用夹具，其特征在于：由含边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板、PA6尼龙夹层、蝶形螺母与螺栓和开口加强附件组成；它们之间的连接关系如下：(1)PA6尼龙夹层置于层合板上、下表面，夹层的表面形状与层合板相同；(2)将含边缘开口和中心开口的狗骨型夹板置于上、下尼龙夹层表面，并使夹板开孔与尼龙夹层和层合板缺口重合；(3)采用8对蝶形螺母与螺栓，紧固狗骨型夹板，使之夹持尼龙夹层和层合板；(4)根据层合板缺口形式，安装夹板的开口加强附件；开口加强附件具体安装过程如下：对于边缘缺口层合板试样，采用2对开口加强附件，将开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板中心圆形开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测；对于中心缺口层合板试样，同样采用2对开口加强附件，分别将开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板左、右两侧边缘开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测；
所述的边缘开口和中心开口的狗骨型金属夹板是两端宽、中部窄的含孔金属板，这种构型既减轻结构重量，又保证夹具具有足够强度和夹持效果，同时，在夹持复合材料层合板时，层合板中央部位的边缘露出夹板，便于使用引伸计测定层合板压缩性能载荷-位移曲线；夹板两端上下、左右对称加工有8个圆形通孔，采用8对蝶形螺母与螺栓穿过通孔进行夹持，保证夹持力均匀、稳定，防弯效果好，提高试验测试结果的准确性；夹板中央部位的两侧边缘加工了半圆形开口、中心处加工了圆形通孔，半圆形开口和圆形通孔的尺寸稍大于层合板缺口尺寸，这样，夹板不会遮挡缺口，能够实时观测边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展；此外，夹板中央部位的开口的上、下两端对称均布有8个螺纹孔，通过蝶形螺栓，可将开口加强附件固定在夹板上，螺纹孔与半圆形开口和圆形通孔保持足够距离，防止在夹板中央部位产生严重的应力集中效应；
所述的PA6尼龙夹层是与层合板试样表面形状相同的含孔薄片，其圆形和半圆形开孔位置及大小与夹板一致；PA6尼龙具有优良的防磨和减振性能，在试样和夹板间添加PA6尼龙夹层，可防止试验时试件表面发生摩擦、微动磨蚀及划伤，保证试验加载的准确性；
所述的蝶形螺母与螺栓穿过狗骨型金属夹板和尼龙夹层的通孔，通过蝶形螺母锁紧，达到夹持试样的目的，试样装卸也更简便，提高了试样装卸效率；
所述的开口加强附件为带半圆柱形凸台的长条形金属板片，由抗变形的优质合金钢制造，保证夹具开口具有足够强度；凸台高度与夹板厚度相同，半圆柱形凸台形状与夹板半圆形边缘开口相同，2个半圆柱形凸台组成的圆形凸台形状与夹板中心圆形开口相同，开口加强附件的半圆柱形凸台插入夹板边缘半圆形开口或中心圆形开口后，通过蝶形螺栓与夹板上的螺纹孔，将开口加强附件固定在金属夹板上，实现边缘/中心缺口处裂纹萌生和扩展的实时观测；
该防失稳通用夹具通过各子部件间的合理与精巧配合和连接，能简便、实用、精确、高效地防止边缘/中心缺口复合材料发生弯曲失稳，以及夹具与试样之间的摩擦，并可以实时观测试样边缘/中心缺口处的裂纹萌生和扩展，为层合板压缩性能测试提供技术手段。
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