CN106950112B - 一种微型板材压缩试验装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微型板材压缩试验装置及工作方法，包含：一个基座、两个固定端、两个活动端、两个加载装置和两个夹持装置；利用高压气囊向板材试验件施加面内单向/双向压缩载荷。本发明可以实现对薄平板/曲板施加面内双向压缩载荷；对试件尺寸有一定适应性；可以通过高压气囊外接的压力表控制所施加载荷的大小；结构简单、制造维护方便，成本较低。

Description

一种微型板材压缩试验装置及工作方法
技术领域
本发明属于机械制造与试验技术领域，尤其涉及一种微型板材面内单向/双向压缩试验装置及工作方法。
背景技术
复合材料板材由于其优越的比强度、比刚度性能，广泛应用于船舶、机械、航空航天领域。对于此类板材在复杂载荷下的力学性能研究一直是国内外学者研究和试验的重点。在实际使用过程中，其所受载荷十分复杂，例如飞机起降过程中，下蒙皮在本身处在压缩应力状态下，受到飞石撞击的复杂载荷的状况。因此，在力学试验中需引入一类微型压缩试验装置，此类装置既可单独进行压缩载荷加载试验，也可以作为一些力学试验例如冲击试验前的预加载试验机。
目前，已有国内外学者发明和制造出了一些试验装置，这些装置普遍采用液压装置施加压缩载荷。例如德国的S. Heimbs等人制造出单向的液压加压的试验机，法国的T.Mitrevski等人设计出大型的双向面内液压加载压缩载荷的试验机。这些试验装置使用液压技术，体积庞大，价格昂贵，对于试验中的小微型试验件来说，十分不经济。由于目前尚无原理简单、制造方便、经济实用的压缩试验机，因此很有必要设计一款新型的微型板材压缩试验装置。
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种原理更加简单，体积更小，能够实现双向和单向压缩载荷加载，更加经济的微型板材压缩试验装置。
为达到上述目的，本发明的一种微型板材压缩试验装置，包含：一个基座、两个固定端、两个活动端、两个加载装置和两个夹持装置；其中，
所述的基座上设有若干个滑轨和若干个螺孔；
所述的固定端为一个含斜立柱支撑的侧板，其通过螺栓固定于上述基座上；
所述的活动端包含：一个活动端固定板，一个带燕尾滑块的活动板，两个活动端侧板，一个盖板；活动端侧板和盖板通过螺栓连接在活动端固定板上，活动端固定板通过螺栓固定在上述基座上，活动板滑动设于基座的滑轨内；上述活动端固定板、活动板、活动端侧板、盖板与基座构成一个空腔；
所述的加载装置包含：高压气囊、打气筒及外接压力表，该高压气囊设于上述活动端形成的空腔内；打气筒及外接压力表分别与高压气囊连接；
所述的两个夹持装置分别固定于一个固定端和一个活动板上，该夹持装置分为两个固定夹头，用于固定板材试验件。
优选地，上述的高压气囊的工作气压为2-5个大气压。
优选地，上述夹持装置的一个固定夹头于固定端或活动板上依槽孔上下滑动后固定，来完成两个固定夹头之间的间距变化，适应不同试验件的厚度要求。
本发明的一种微型板材压缩试验装置的工作方法，包括步骤如下：首先将两个固定端用螺栓连接到基座上，再将第一夹持装置连接到第二活动板上，第二夹持装置连接到第二固定端上；将第一活动板和第二活动板滑入基座的燕尾滑轨内，将板材试验件夹于第一夹持装置和第二夹持装置上；然后将第一活动端固定板、第二活动端固定板通过螺栓固定在基座上，将第一活动端侧板和第二活动端侧板连接到第一活动端固定板上，将第三活动端侧板和第四活动端侧板连接到第二活动端固定板上；最后将第一高压气囊和第二高压气囊分别放入两空腔内，将第一盖板与第一活动板配合后用螺钉连接到第一活动端固定板上，将第二盖板与第二活动端配合后用螺钉连接到第二活动端固定板上；用打气筒或充气装置向高压气囊充气到试验设计压强，高压气囊膨胀推动第一活动板和第二活动板沿燕尾滑轨滑动，以达到向板材试验件施加面内载荷的效果。
本发明的有益效果：
1、可以进行薄平板、曲板的面内压缩试验；
2、半活动的夹持装置设计能适应不同厚度和大小的试验件；
3、可以通过高压气囊外接的压力表控制压缩载荷大小；
4、可以根据试验需要进行双向对称压缩、双向非对称压缩或单向压缩；
5、基座和活动板采用燕尾滑轨的配合，压缩过程更加平稳；
6、采用高压气囊作为加载方式，原理简单，成本低，效果好；
7、结构简单、制造维护方便，成本较低。
附图说明
图1是本发明装置的第一立体图；
图2是本发明装置的第二立体图；
图3是本发明的夹持装置和活动端连接的结构图；
图4是本发明的固定端结构图；
图5是本发明的活动板和基座的装配图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
参照图1至5所示，本发明的一种微型板材压缩试验装置，于具体实施例中，包含：一个基座1、第一固定端9、第二固定端10、两个活动端、两个加载装置、第一夹持装置11及第二夹持装置18；其中，
基座1上设有若干个燕尾滑轨111和若干个螺孔112；
第一固定端9、第二固定端10通过螺栓固定于上述基座1上，且二者通过螺栓固定在一起。
活动端含燕尾滑块的第一活动板14和第二活动板15设于基座1的燕尾滑轨111内，可沿滑轨直线滑动；第一活动端固定板2和第二活动端固定板6通过螺栓固定在基座1上，第一活动端侧板3、第二活动端侧板12、第一盖板4通过螺栓连接在第一活动端固定板2上；第三活动端侧板5、第四活动端侧板17、第二盖板7通过螺栓连接在第二活动端固定板6上；第一活动端侧板3、第二活动端侧板12、第一活动端固定板2、第一盖板4及基座1形成第一空腔；第三活动端侧板5、第四活动端侧板17、第二活动端固定板6、第二盖板7及基座1形成第二空腔。
第一高压气囊13和第二高压气囊16分别放置于上述两个空腔内，并与连接的外接压力表和打气筒共同构成加载装置；该高压气囊的工作气压为2-5个大气压。采用高压气囊作为加载方式，原理简单，成本低，效果好；通过高压气囊外接的压力表控制压缩载荷大小。
第二夹持装置18与第二固定端10连接，第一夹持装置11与第二活动板15连接；第一夹持装置、第二夹持装置均由上下两个夹头构成，下夹头与第二固定端10或第二活动板15采用圆型螺孔直接配合，上夹头依自身槽孔（槽孔为腰形孔 ）滑动后固定配合于第二固定端10或第二活动板15上，以适应夹持不同厚底的板材试验件8。
本发明的一种微型板材压缩试验装置的工作方法，包括步骤如下：首先将两个固定端用螺栓连接到基座上，再将第一夹持装置11连接到第二活动板15上，第二夹持装置18连接到第二固定端10上；将第一活动板14和第二活动板15滑入基座1的燕尾滑轨内，将板材试验件夹于第一夹持装置11和第二夹持装置18上；然后将第一活动端固定板2、第二活动端固定板6通过螺栓固定在基座1上，将第一活动端侧板3和第二活动端侧板12连接到第一活动端固定板2上，将第三活动端侧板5和第四活动端侧板17连接到第二活动端固定板6上；最后将第一高压气囊13和第二高压气囊16分别放入两空腔内，将第一盖板4与第一活动板14配合后用螺钉连接到第一活动端固定板2上，将第二盖板7与第二活动端15配合后用螺钉连接到第二活动端固定板6上；用打气筒或充气装置向高压气囊充气到试验设计压强，高压气囊膨胀推动第一活动板14和第二活动板15沿燕尾滑轨滑动，以达到向板材试验件施加面内载荷的效果。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种微型板材压缩试验装置，其特征在于，包含：一个基座、两个固定端、两个活动端、两个加载装置和两个夹持装置；其中，
所述的基座上设有若干个滑轨和若干个螺孔；
所述的两个固定端均为一个含斜立柱支撑的侧板，其通过螺栓固定于上述基座上；
所述的两个活动端均包含：一个活动端固定板，一个带燕尾滑块的活动板，两个活动端侧板，一个盖板；活动端侧板和盖板通过螺栓连接在活动端固定板上，活动端固定板通过螺栓固定在上述基座上，活动板滑动设于基座的滑轨内；上述活动端固定板、活动板、活动端侧板、盖板与基座构成一个空腔；
所述的两个加载装置均包含：高压气囊、打气筒及外接压力表，该高压气囊设于上述活动端形成的空腔内；打气筒及外接压力表分别与高压气囊连接；
所述的两个夹持装置分别固定于一个固定端和一个活动板上，该夹持装置分为两个固定夹头，用于固定板材试验件。
2.根据权利要求1所述的微型板材压缩试验装置，其特征在于，上述的高压气囊的工作气压为2-5个大气压。
3.根据权利要求1所述的微型板材压缩试验装置，其特征在于，上述夹持装置的一个固定夹头于固定端或活动板上依槽孔上下滑动后固定，来完成两个固定夹头之间的间距变化，适应不同试验件的厚度要求。
4.一种微型板材压缩试验装置的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：首先将两个固定端用螺栓连接到基座上，再将第一夹持装置连接到第二活动板上，第二夹持装置连接到第二固定端上；将第一活动板和第二活动板滑入基座的燕尾滑轨内，将板材试验件夹于第一夹持装置和第二夹持装置上；然后将第一活动端固定板、第二活动端固定板通过螺栓固定在基座上，将第一活动端侧板和第二活动端侧板连接到第一活动端固定板上，将第三活动端侧板和第四活动端侧板连接到第二活动端固定板上；最后将第一高压气囊和第二高压气囊分别放入两空腔内，将第一盖板与第一活动板配合后用螺钉连接到第一活动端固定板上，将第二盖板与第二活动端配合后用螺钉连接到第二活动端固定板上；用充气装置向高压气囊充气到试验设计压强，高压气囊膨胀推动第一活动板和第二活动板沿燕尾滑轨滑动，以达到向板材试验件施加面内载荷的效果。
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