CN106896028A - 三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置及方法 - Google Patents

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Abstract

三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置及方法，包括两个加载单元、四个传递单元、八个杆连接单元、四个夹持单元、十二个螺栓连接单元、二十四个螺栓固定单元、两个销钉固定单元。本发明适用于二维、三维针织和机织物剪切、双轴向拉伸性能测试，试样尺寸可选范围大，且可以测试织物剪切、拉伸大角度变形的特点。

Description

三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置及方法
技术领域
本发明涉及一种试验测试装置，具体来说为一种三维织物剪切、拉伸性能试验装置及方法。
背景技术
高性能纤维复合材料是航空航天、国家防御和高技术等领域的重要基础材料，随着复合材料应用领域的不断扩大，对于异形复合材料构件而言，增强体织物往往需要经过变形成型过程才能满足最终复合材料构件的外形尺寸，这个复杂的过程又会涉及到织物的变形力学性能，包括织物的剪切、拉伸性能，因此对高性能纤维三维织物进行剪切、拉伸性能研究具有重要意义。
现有技术中对三维织物剪切、双向拉伸性能试验方法没有统一的标准，常用的织物剪切性能试验方法有KES织物剪切和偏轴拉伸试验方法，在KES织物剪切试验中，将一个200mm×50mm矩形织物试样两端夹持，上下两端沿着相反的方向运动，上下两个夹具对织物有一个夹紧力，这就会造成织物发生剪切时会在织物中产生沿纱线轴向的拉伸力；在偏轴拉伸试验中，沿与经纬纱线轴呈成45°方向裁剪制备试样，载荷方向沿纱线45°方向对织物进行拉伸，采用KES织物剪切和偏轴拉伸试验方法进行三维织物剪切性能试验时会出现KES试验装置会超出量程，试验过程中试样所受到的剪切力分布不均匀，且有其它非剪切力的存在，引起试验结果的偏差和给试验分析增加难度。对于三维织物双轴向拉伸性能试验方法是根据织物单轴拉伸试验标准修改来完成，常采用的标准为GB/T 3923.1-2013，而对于常见的材料试验机大多为单轴向试验机，如果购买多轴向试验机需要投入大量资金，且现有的夹具也不适合对三维织物的夹持固定，
发明内容
本发明技术解决问题：克服了现有织物剪切试验方法无法直接用于三维织物剪切试验的不足，提供一种三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置及方法，解决了三维织物剪切、双轴向拉伸性能测试的问题，使得在织物剪切试验中试样受均匀剪切力的作用，实现在单轴向试验机上进行织物双轴向拉伸试验。
为达到上述目的，本发明提供了一种三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置及方法，该试验装置包括两个加载单元(1)、四个传递单元(2)、四个销钉固定单元(3)、八个杆连接单元(4)、四个夹持单元(5)、十二个螺栓连接单元(6)、二十四个螺栓固定单元(7)；
每个加载单元(1)的一端开有两个圆孔(8)，每个传递单元(2)在中部开有一个圆孔(9)，用于固定传递单元；每个传递单元(2)在顶部开有圆孔(10)，用于连接加载单元(1)。
每个传递单元(2)在两侧开有两个圆孔(11)，用于连接杆连接单元(4)；每个杆连接单元(4)在两端开有两个圆孔(12)，用于连接传递单元(2)和夹持单元(5)。
每个夹持单元(5)由上夹板(13)和下夹板(14)组成，上夹板(13)和下夹板(14)分别开有6个螺纹孔(15)，用于固定测试试样；夹持单元(5)底端开有圆孔(16)，用于连接杆连接单元(4)。
所述加载单元(1)为一个带有两个圆孔的凸台，杆连接单元(4)为一个方形体，夹持单元(5)主体为一个长方体，螺栓连接单元(6)为一个螺栓，螺栓固定单元(7)为一个螺栓。
三维织物剪切、双轴向拉伸试验方法，其特征在于：通过以下步骤实现：
步骤一、试样的制备；
根据所采用标准，将试样裁剪为十字形，试样厚度根据实际情况确定；
步骤二、按照上述所述的结构组装实验装置；
步骤三、固定试样；
将制备好的试样放入夹持单元的上、下夹板之间，螺栓拧紧固定试样，并保证试样中心与加载单元中心线一致；
步骤四、选择进行剪切试验或双轴拉伸试验；
将组装好的试验装置与试验机连接，如果进行双轴拉伸试验，只需对加载单元施加轴向载荷即可；如果进行剪切试验，需把其中两个对应的传递单元的固定销钉拔出，之后对加载单元施加扭转载荷。
本发明与现有技术相比优点：
(1)在剪切试验中试样只受剪切力的作用，且剪切力分布均匀；
(2)本发明装置对试样尺寸可选范围大；
(3)本发明装置可测试试样大角度的剪切、拉伸变形；
(4)本发明对试验机及试验机夹头无特殊要求。
附图说明
图1为本发明整体结构的正等测图；
图2为本发明整体结构的右视图；
图3为本发明整体结构的俯视图；
图4为本发明中导向单元的正视图；
图5为本发明中导向单元的俯视图；
图6为本发明中夹持单元的结构示意图；
图7为本发明中上夹板的结构示意图；
图8为本发明中下夹板的结构示意图；
图9为本发明中杆连接单元的结构示意图；
图10为本发明中销钉固定单元的结构示意图；
图11为本发明中螺栓连接单元的结构示意图；
图12为本发明中加载单元的结构示意图；
图中：
1-加载单元 2-传递单元 3-销钉固定单元
4-杆连接单元 5-夹持单元 6-螺栓连接单元
7-螺栓固定单元 8-加载单元的圆孔 9-传递单元的圆孔
10-传递单元的圆孔 11-传递单元的圆孔 12-杆连接单元的圆孔
13-上夹板 14-下夹板 15-夹持单元螺纹孔
16-夹持单元的圆孔
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1至12所示，本发明包括两个加载单元1、四个传递单元2、四个销钉固定单元3、八个杆连接单元4、四个夹持单元5、十二个螺栓连接单元6、二十四个螺栓固定单元7；所述传递单元2上开有圆孔，圆孔10用于连接加载单元1，传递单元2可绕加载单元1中心轴转动，圆孔9通过销钉固定单元3固定传递单元2，圆孔11通过螺栓连接单元6用于连接杆连接单元4；所述杆连接单元4两端开有两个圆孔12，通过螺栓连接单元6连接传递单元2和夹持单元5，杆连接单元4可绕螺栓中心轴转动；所述夹持单元5有上夹板13和下夹板14组成，夹持单元5尾部开有一个圆孔16，通过螺栓连接单元6连接杆连接单元4，夹持单元5可绕螺栓中心轴转动，上夹板13和下夹板14上分别开有六个螺纹孔15，通过螺栓固定单元7用于固定试样。
本发明应用于三维织物剪切和双轴向拉伸测试通过以下步骤实现：
步骤一、试样的制备；
根据所采用标准，将织物裁剪为十字形，试样厚度根据实际情况确定；
步骤二、组装本发明提供的试验装置；
按照上述所述把组装本发明的各个部件；
步骤三、固定试样；
将制备好的试样放入夹持单元5的上夹板13和下夹板14之间，通过螺栓固定单元7固定试样，并保证试样中心与加载单元1中心线一致；
步骤四、选择进行剪切试验或双轴拉伸试验；
将组装好的试验装置与试验机连接，如果进行双轴拉伸试验，只需对加载单元施加轴向载荷即可；如果进行剪切试验，需把其中两个对应的传递单元2的销钉固定单元3拔出，之后对加载单元施加扭转载荷。
以上所述，仅是本发明的较佳实施实例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施实例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置，其特征在于：两个加载单元(1)、四个传递单元(2)、四个销钉固定单元(3)、八个杆连接单元(4)、四个夹持单元(5)、十二个螺栓连接单元(6)、二十四个螺栓固定单元(7)；
每个加载单元(1)的一端开有两个圆孔(8)，每个传递单元(2)在中部开有一个圆孔(9)，用于固定传递单元；每个传递单元(2)在顶部开有圆孔(10)，用于连接加载单元(1)；每个传递单元(2)在两侧开有两个圆孔(11)，用于连接杆连接单元(4)；每个杆连接单元(4)在两端开有两个圆孔(12)，用于连接传递单元(2)和夹持单元(5)；
每个夹持单元(5)由上夹板(13)和下夹板(14)组成，上夹板(13)和下夹板(14)分别开有6个螺纹孔(15)，用于固定测试试样；夹持单元(5)底端开有圆孔(16)，用于连接杆连接单元(4)。
2.根据权利要求1的三维织物剪切、双轴向拉伸试验装置，其特征在于：所述加载单元(1)为一个带有两个圆孔的凸台，杆连接单元(4)为一个方形体，夹持单元(5)主体为一个长方体，螺栓连接单元(6)为一个螺栓，螺栓固定单元(7)为一个螺栓。
3.三维织物剪切、双轴向拉伸试验方法，其特征在于：通过以下步骤实现：
步骤一、试样的制备
根据所采用标准，将试样裁剪为十字形，试样厚度根据实际情况确定；
步骤二、按照权利要求1所述组装实验装置
步骤三、固定试样
将制备好的试样放入夹持单元的上、下夹板之间，螺栓拧紧固定试样，并保证试样中心与加载单元中心线一致；
步骤四、选择进行剪切试验或双轴拉伸试验
将组装好的试验装置与试验机连接，如果进行双轴拉伸试验，只需对加载单元施加轴向载荷即可；如果进行剪切试验，需把其中两个对应的传递单元的固定销钉拔出，之后对加载单元施加扭转载荷。
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