CN109406255B - 一种涂层织物膜材顶破试验的夹具及顶破装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂层织物膜材顶破试验的夹具及顶破实验装置，属于膜结构工程领域，解决了现有技术中膜材试件在夹具中打滑、顶破装置成本较高且多不适用于涂层织物的技术问题。本发明提供了一种用于涂层织物膜材顶破试验的夹具，包括第一固定件、第二固定件、第三固定件及夹具支架；其中，第二固定件设置于夹具支架上并与夹具支架可移动连接，第一固定件设于第二固定件上方，膜材试件设于第一固定件和第二固定中间，第三固定件设于第一固定件和第二固定件的侧面；第一固定件和第二固定件之间设有凹凸槽结构；本发明提供的涂层织物膜材顶破试验的夹具及顶破装置可用于测试涂层织物的力学性能，为涂层织物膜结构的顶破破坏设计提供参考依据。

Description

一种涂层织物膜材顶破试验的夹具及顶破装置

技术领域

本发明涉及膜结构工程技术领域，尤其涉及一种涂层织物膜材顶破试验的夹具及顶破装置。

背景技术

膜结构是由多种高强薄膜材料及加强构件通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。

现有技术中，膜结构长期暴露于外界，不可避免地受到各种荷载的作用，这就使得膜材产生一定的变形或是缺陷，在膜面张力的作用下，细观裂纹等缺陷会扩展，造成膜结构的局部破坏甚至整体破坏。纺织品等材料多属于无涂层织物，密度较小，表面摩擦系数较大，容易固定，涂层织物的密度较大，且由于涂层的存在，用来固定纺织品的夹具不能很好的固定住涂层织物膜材。

目前在各种纺织品等材料的顶破试验中，很多是将材料试样固定在环形夹具内，用一定的刺锥进行顶破，记录材料试样的顶破强力，而这种环形夹具容易出现打滑的现象，造成试验结果存在较大误差，还有一些试验上下夹具采用多阶梯状上下夹持，该方法也不是特别稳定。再有不少试验是在特定的顶破试验仪上进行，试验仪具有专门的控制系统、传动系统、试样夹具等，可以直接将试样放置在顶破试验仪上进行试验，但是顶破试验仪成本较高，且多适用于土工布和纺织布等无涂层织物。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种涂层织物顶破试验的夹具及顶破实验装置，用以解决现有技术中涂层织物膜材试件在夹具中打滑、顶破实验装置成本较高且多不适用涂层织物膜材的技术问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种用于涂层织物膜材顶破试验的夹具，包括第一固定件、第二固定件、第三固定件和夹具支架；第二固定件设置于夹具支架上并与夹具支架可移动连接，第一固定件设于第二固定件上方，膜材试件设于第一固定件和第二固定中间，第三固定件设于第一固定件和第二固定件的侧面；第一固定件和第二固定件之间设有凹凸槽结构；第三固定件用于夹持第一固定件和第二固定件。

当需要夹持膜材试件时，将夹具支架水平固定于地面或者其它装置上，第二固定件设于夹具支架上，膜材试件水平放置于第二固定件上表面，膜材试件的边与第二固定件的边对齐放置，展平膜材试件，使膜材试件处于无褶皱状态，将第一固定件放置于膜材试件上，膜材试件的边被第一固定件和第二固定件的凹凸槽结构咬合住，第三固定件设于第一固定件和第二固定件的侧面，第一固定件和第二固定件的凹凸槽结构咬合后，第三固定件从侧面用于加固稳定第一固定件和第二固定件；此时，膜材试件被牢牢的固定在第一固定件和第二固定件中间。本发明提供的夹具用于顶破试验装置中固定膜材试件，采用第一固定件和第二固定件间的凹凸槽结构进行加固，使膜材试件在夹具内展平并处于受力均匀状态，并采用第三固定件进行进一步加固，避免了膜材试件在夹具中发生相对滑动，本夹具结构简单，容易组装和拆卸，操作过程简单，节省试验时间和试验成本，并保证了顶破试验过程的可靠性和准确性，进一步增加了顶破试验过程的稳定性。

优选地，第一固定件包括至少一个上回字形框，第二固定件包括至少一个下回字形框；

第一固定件的上回字形框套在一起并处于同一水平面；

第二固定件的下回字形框套在一起并处于同一水平面；

上回字形框和下回字形框上均设有凹凸槽结构，且一一对应。

优选地，上回字形框的内框边长与套在其中的上回字形框的外框边长相等；下回字形框的内框边长与套在其中的下回字形框的外框边长相等。

优选地，第一固定件包括第一上盖板、第二上盖板、第三上盖板和第四上盖板；第二固定件包括第一下盖板、第二下盖板、第三下盖板和第四下盖板；第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有凹凸槽结构，且第一至第四上盖板和第一至第四下盖板一一对应；第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有滑槽结构，且各滑槽长度与各盖板长度相等；其中，

第二上盖板的第一端设于第一上盖板的第二端滑槽内；

第三上盖板的第一端设于第二上盖板的第二端滑槽内；

第四上盖板的第一端设于第三上盖板的第二端滑槽内；

第一上盖板的第一端设于第四上盖板的第二端滑槽内；

第二下盖板的第一端设于第一下盖板的第二端滑槽内；

第三下盖板的第一端设于第二下盖板的第二端滑槽内；

第四下盖板的第一端设于第三下盖板的第二端滑槽内；

第一下盖板的第一端设于第四下盖板的第二端滑槽内。

优选地，第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有锁紧机构，锁紧机构包括卡位块和卡紧件；

卡位块穿过滑槽与卡紧件可拆卸连接；

卡位块与卡紧件拧紧时，上盖板和下盖板处于固定状态；

卡位块与卡紧件松开时，上盖板和下盖板的处于滑动状态。

优选地，第一固定件和第二固定件之间的凹凸槽结构咬合后的侧面设有侧向间隙，侧向间隙尺寸为3mm～7mm。

优选地，第三固定件设于第一固定件和第二固定件的外侧；第三固定件为F型夹具、C型夹具或G型夹具中的一种；其中，F型夹具、C型夹具和G型夹具用于外固定第一固定件和第二固定件。

本发明还提供了一种用于涂层织物膜材顶破试验的顶破实验装置，顶破实验装置采用以上任一涂层织物膜材顶破试验的夹具，还包括计算机系统、支架、控制系统、丝杠、传感器、调速系统、横梁、冲头及数据采集器；

支架包括立柱和基座，基座设于立柱底部，夹具支架设于基座上，立柱上方设有横梁和伺服电机，立柱侧方设有丝杠和调速系统，横梁的上方设有控制器，该控制器与控制系统相连；冲头的一端固定于横梁上并与传感器相连；冲头另一端与第一固定件的上表面垂直设置。

工作时，计算机系统通过控制系统，经过调速系统控制伺服电机转动，经调速系统调速后控制丝杠带动横梁上升和下降；数据采集器用于记录顶破过程中涂层织物膜材的变形与破坏情况，数据采集器将记录到的数据上传到计算机系统。

优选地，涂层织物膜材试件的形状采用十字形；包括矩形的测试区以及与测试区的侧边相接的翼缘；沿垂直于测试区的侧边的方向，翼缘分为展平区和夹持区，展平区与测试区的侧边相接；夹持区为第一固定件和第二固定件之间的夹持部分。

优选地，冲头端部采用平头型、圆头型和尖头型中的一种；冲头的材质包括钢制、木制和石制，冲头的圆柱形端部的直径范围为5mm-30mm。

优选地，上述凹凸槽结构间设有防滑材料，防滑材料用于增大凹凸槽结构之间摩擦系数；

优选地，第一固定件和第二固定件之间的凹凸槽结构的棱角处采用倒角处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种用于涂层膜材顶破试验的夹具及顶破实验装置，其中，膜材试件的夹具采用多个上回字形框和下回字形框以及多个上盖板和下盖板，并且上回字形框和下回字形框以及多个上盖板和下盖板都设有凹凸槽结构，这样设计的目的一是夹具能够根据膜材试件的大小进行调整测试区面积；二是凹凸槽结构增加了夹具对涂层织物膜材试件的夹持牢靠性，避免了顶破实验过程中夹具与膜材试件之间的相对滑移，提高了顶破实验的可靠性和准确性。另外，本发明还在第一固定件和第二固定件的凹凸面喷涂防滑材料，用于增加第一固定件和第二固定件之间啮合部位的摩擦系数，从而保证顶破实验的稳定性；再有，第二块固定件与夹具支架可移动连接，无需拆卸就可以更换膜材试件，连续多次进行试验，节省试验时间和成本且操作简单。第三，涂层织物膜材试样的裁剪采用十字形试样，该试样包括有效顶破区域与夹持区域，在夹持区域可以避免对膜材进行打孔，也便于试验中对膜材夹持拉直，综上，该试验装置不仅可以准确的对涂层织物膜材进行顶破试验，而且能够实现对涂层织物膜材的顶破性能进行合理的评价，且本发明装置操作方法简单，方便快捷，并可重复使用。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明提供的顶破实验装置的结构示意图；

图2为本发明提供的顶破实验装置中冲头示意图；

图3为本发明提供的顶破实验装置中第一固定件和第二固定件之间凹凸槽结构示意图；

图4为本发明提供的顶破实验装置中第一固定件的第一至第四上回字形框；

图5为本发明提供的顶破实验装置中第一固定件的第一至第四上盖板框的结构示意图；

图6为本发明提供的顶破实验装置中第二固定件的第一至第四下盖板框的结构示意图；

图7为本发明提供的顶破实验装置中用到的十字形形状示意图。

附图标记：

1-基座；2-立柱；3-冲头；4-横梁；5-丝杠；6-控制系统；7-调速系统；8-螺栓；9-夹具支架；10-第一固定件，11-第二固定件；12-第三固定件；13-凹凸槽结构；14-侧向间隙；15-倒角；16-第一上回字形框；17-第二上回字形框；18-第三上回字形框；19-第四上回字形框；20-第一上盖板；21-第二上盖板；22-第三上盖板；23-第四上盖板；24-第一下盖板；25-第二下盖板；26-第三下盖板；27-第四下盖板；28-十字形膜材试件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

一方面，本发明提供了一种用于涂层织物膜材顶破试验的夹具，如图3所示，包括第一固定件10、第二固定件11、第三固定件12及夹具支架9；第二固定件11设置于夹具支架9上并与夹具支架9可移动连接，第一固定件10设于第二固定件11上方，膜材试件设于第一固定件10和第二固定中间，第三固定件12设于第一固定件10和第二固定件11的侧面；第一固定件10和第二固定件11之间设有凹凸槽结构13；第三固定件12用于夹持第一固定件10和第二固定件11。

示例性的，当需要夹持膜材试件时，将夹具支架9水平固定于地面或者其它装置上，第二固定件11设于夹具支架9上，膜材试件水平放置于第二固定件11上表面，展平膜材试件，使膜材试件处于无褶皱状态，将第一固定件10放置于膜材试件上，膜材试件的边被第一固定件10和第二固定件11的凹凸槽结构13咬合住，第三固定件12从侧面用于加固稳定第一固定件10和第二固定件11，使膜材试件在夹具内展平并处于受力均匀状态，并采用第三固定件12进行进一步加固，避免了膜材试件在夹具中发生相对滑动，本夹具结构简单，容易组装和拆卸，操作过程简单，节省试验时间和试验成本，并保证了顶破试验过程的可靠性和准确性，进一步增加了顶破试验过程的稳定性。

为了使夹具适用于不同尺寸的膜材试件，增加其适用性，第一固定件10包括至少一个下回字形框；第二固定件11包括至少一个下回字形框；如图4所示(图4为各个上回字形框的俯视图，各个下回字形框与上回字形框形状相同，就不再列举其结构)；其中，第一固定件10的上回字形框套在一起并处于同一水平面；第二固定件11的下回字形框套在一起并处于同一水平面；上回字形框和下回字形框上均设有凹凸槽结构13，且一一对应。

示例性地，如图4所示，第一固定件10包括第一上回字形框16、第二回上回字形框、第三上回字形框18和第四上回字形框19；其中，第一上回字形框16套有第二上回字形框17，第二上回字形框17内套有第三上回字形框18，第三上回字形框18内套有第四上回字形框19。第二固定件11包括第一下回字形框、第二下回字形框、第三下回字形框和第四下回字形框；其中，第一下回字形框内套有第二下回字形框，第二下回字形框内套有第三下回字形框，第三下回字形框内套有第四下回字形框，四个下回字形框处于同一水平面上。当进行顶破实验时，根据膜材试件的大小，选择合适的上回字形框和下回字形框，当测试比较小的膜材试件时，膜材试件放置于第四上回字形框19和下回字形框之间，第四上回字形框19和第四下回字形框通过凹凸槽结构13咬合，膜材试件的翼缘被部分咬合在凹凸槽结构13内；当更换其他稍大膜材试件时，去掉第四上回字形框19和第四下回字形框，膜材试件被第三上回字形框18和第三下回字形框通过凹凸槽结构13咬合夹持在凹凸槽结构13内；当需要测试更大的膜材试件时，依次去掉第三上回字形框18和第三下回字形框及第二上回字形框17和第二下回字形框，分别对不同尺寸的膜材试件进行堆载试验；以上情况为夹具中膜材试件由小变大的夹持情况；当夹具中膜材试件的测试面积由大变小时，将上回字形框和下回字形框的更换顺序反过来，即可实现膜材试件测试面积由大到小的夹持过程。另外需要说明的时，当需要夹持不同尺寸的膜材试件时，可以根据需要，对各个上回字形膜材试件和各个下回字形膜材试件进行更换调整。

为了更好的对不同尺寸的膜材试件进行夹持，上回字形框的内框边长可以与套在其中的上回字形框的外框边长相等；下回字形框的内框边长可以与套在其中的下回字形框的外框边长相等。具体地，第一上回字形框16的内框边长与第二上回字形框17的外框边长相等，第二上回字形框17的内框边长与第三上回字形框18的外框边长相等，第三内框边长与第四外框边长相等，即第一至第四上回字形框19依次相邻并逐个套在一起，形成一个大的回字形上回字形框；同样的，第一下回字形框的内框边长与第二下回字形框的外框边长相等，第二下回字形框的内框边长与第三下回字形框的外框边长相等，第三下回字形框的内框边长与第四下回字形框的外框边长相等，即第一至第四下回字形框依次相邻并逐个套在一起，形成一个大的上回字形框，第一至第四上回字形框19与第一至第四下回字形框一一对应并通过凹凸槽结构13咬合。当遇到不同尺寸的膜材试件时，增加上回字形框和下回字形框可以增大夹具的测试区域面积，减少上回字形框和下回字形框可以减小夹具的测试区域面积；以此达到适用于不同尺寸的膜材试件的目的。

同样的，如图5和图6所示，为了使夹具适用于不同尺寸和不同形状的膜材试件，第一固定件10包括第一上盖板20、第二上盖板21、第三上盖板22和第四上盖板23；第二固定件11包括第一下盖板24、第二下盖板25、第三下盖板26和第四下盖板27；第一至第四上盖板23和第一至第四下盖板27上均设有凹凸槽结构13，且一一对应；第一至第四上盖板23和第一至第四下盖板27上均设有滑槽，且各滑槽长度与各盖板长度相等。

第二上盖板21的第一端设于第一上盖板20的第二端滑槽内；第三上盖板22的第一端设于第二上盖板21的第二端滑槽内；第四上盖板23的第一端设于第三上盖板22的第二端滑槽内；第一上盖板20的第一端设于第四上盖板23的第二端滑槽内；第二下盖板25的第一端设于第一下盖板24的第二端滑槽内；第三下盖板26的第一端设于第二下盖板25的第二端滑槽内；第四下盖板27的第一端设于第三下盖板26的第二端滑槽内；第一下盖板24的第一端设于第四下盖板27的第二端滑槽内。

为了实现夹具适用于不同形状和尺寸的膜材试件；示例性地，首先在第一至第四上盖板23和第一至第四下盖板27的内边缘分别设置滑槽结构；第二上盖板21的第一端设于第一上盖板20的第二端滑槽内；第三上盖板22的第一端设于第二上盖板21的第二端滑槽内；第四上盖板23的第一端设于第三上盖板22的第二端滑槽内；第一上盖板20的第一端设于第四上盖板23的第二端滑槽内；第二下盖板25的第一端设于第一下盖板24的第二端滑槽内；第三下盖板26的第一端设于第二下盖板25的第二端滑槽内；第四下盖板27的第一端设于第三下盖板26的第二端滑槽内；第一下盖板24的第一端设于第四下盖板27的第二端滑槽内。

当需要增大测试区域时，固定第一下盖板24，向外滑动第二下盖板25的第二段、第三下盖板26的第二段和第四下盖板27的第二端，与此同时，固定第一上盖板20，向外滑动第二上盖板21的第二端、第三上盖板22的第二端和第四上盖板23的第二端，此时的测试区域面积增大。当需要减小测试区域时，固定第一下盖板24，向内滑动第二下盖板25、第三下盖板26和第四下盖板27的第二端，与此同时，固定第一上盖板20架，向内滑动第二上盖板21架、第三上盖板22架和第四盖板架的第二端，此时的测试区域面积变小。因此，通过调节第二下盖板25、第三下盖板26和第四下盖板27的第二端，不仅可以改变测试区域面积的大小，还可以改变测试区域的形状，这种即可以调节测试区域面积又可以调节测试区形状的夹具能够满足不容尺寸和形状的膜材试件，使顶破试验装置具备通用性。

当各个上盖板和各个下盖板滑动到某一位置需要固定时，第一至第四上盖板23和第一至第四下盖板27上均设有多个锁紧机构，锁紧机构包括卡位块和卡紧件；卡位块穿过滑槽与卡紧件可拆卸连接；卡位块与卡紧件拧紧；上盖板和者下盖板处于固定状态；卡位块与卡紧件松开，上盖板和下盖板的一端处于滑动状态。具体实现过程如下：

当需要固定某一上盖板时，将设置于上盖板滑槽内的卡位块与卡紧件拧紧，该上盖板处于固定状态；当需要滑动某一上盖板时，将设置于上盖板滑槽上的卡位块和卡紧件拧开，该上盖板处于可滑动状态。同样的，当需要固定某一下盖板时，将设置于下盖板滑槽内的卡位块与卡紧件拧紧，该下盖板处于固定状态；当需要滑动某一下盖板时，将设置于盖板滑槽上的卡位块和卡紧件拧开，该下盖板处于可滑动状态。通过设置卡位块和卡紧件，能够随时将上盖板或者下盖板固定到某一位置，通过滑动上盖板和下盖板调节测试区面积和测试区形状，使夹具能够满足测试不同形状和不同尺寸的膜材试件，使夹具更具有普遍适用性。

需要强调的是，各个下盖板与夹具支架9之间的滑动连接是通过在各个下盖板件上设置磁性块实现的，当某个下盖板需要滑动到某个位置时，拿下磁性块，滑动该下盖板，滑动到目标位置时，将磁性块放置到该下盖板上，通过磁性块和夹具支架9之间的磁力作用，使该下干板固定在该位置。如此，实现各个下盖板与夹具支架9之间的可移动连接连接。

为了防止膜材试件在夹持过程中出现剪切破坏，设计夹具时在第一固定件10和第二固定件11之间的凹凸槽结构13咬合后的两个侧面均可以设有侧向间隙14，侧向间隙14尺寸为5mm，如图3所示。当进行夹持膜材试件时，膜材试件的夹持区被咬合在第一固定板和第二固定板中间，当对膜材试件进行顶破试验时，冲头对膜材试件产生一定的冲击速度，随着冲击速度的增加，膜材的夹持区与第一固定件10和第二固定件11的凹凸槽结构13间的作用力增加，为了缓冲凹凸槽结构13间的作用强度，减小它们之间的作用力，避免膜材试件在夹持过程中出现剪切破坏，因此在第一固定件10和第二固定件11之间的凹凸槽结构13咬合后的两个侧面分别设置尺寸为5mm的侧向间隙14。

为了避免在膜材试件的夹持区上打孔同时保证第一固定件10和第二固定件11之间的密切啮合，将第三固定件12设于第一固定件10和第二固定件11的外侧；第三固定件12为F型夹具、C型夹具或G型夹具；需要说明的是，F型夹具、C型夹具或G型夹具采用外固定的夹持方式将第一固定件10和第二固定件11连接到一起，同时，还可以调节F型夹具、C型夹具或G型夹具的刻度，使膜材试件的各个夹持部分处于相同的应力状态，确保良好的夹持效果，这些类型的夹具结构简单，容易拆卸，方便连续进行多组实验。

需要说明的是，如图1所示，除了用第三固定件12进行外固定外，为了进一步定位加固第一固定件10和第二固定件11，在第一固定件10和第二固定件11的四个角处还可以设有四套螺栓8螺母，对四套螺栓8螺母进行等距离固定，避免破坏涂层织物，确保膜材试件的完整性。

上述凹凸槽结构间还可以设有防滑材料，防滑材料用于增大凹凸槽结构之间摩擦系数；具体地，防滑材料喷涂在凹槽和凸槽的咬合部位，用于增大凹凸槽间的摩擦系数，从而增加凹凸槽间的摩擦力。

另一方面，本发明还提供了一种用于涂层织物膜材顶破试验的顶破实验装置，如图1所示，顶破实验装置采用以上任一涂层织物膜材顶破试验的夹具，还包括计算机系统、支架、控制系统6、丝杠5、传感器、调速系统7、横梁4、冲头及数据采集器。

如图1所示，支架包括冲头3和基座1，基座1设于冲头3底部，夹具支架9设于基座1上，冲头3上方设有横梁4和伺服电机，冲头3侧方设有丝杠5和调速系统7，横梁4的上方设有控制系统6，冲头的一端固定于横梁4上并与控制器相连；冲头另一端与第一固定件10的上表面垂直设置。丝杠5用于调节横梁4移动范围；调速系统7用于控制伺服电机转动；数据采集器用于记录顶破过程中涂层织物的变形与破坏情况。

工作时，计算机系统通过控制系统6，经过调速系统7控制伺服电机转动，经调速系统7调速后通过丝杠5带动横梁4上升和下降；数据采集器用于记录顶破过程中涂层织物膜材的变形与破坏情况。具体地，在进行顶破试验过程中，首先将膜材试件固定在夹具当中，调整横梁4位置，使冲头的端部对准夹具中的膜材试件的测试点位置，打开顶破装置的运行键开始试验，通过控制器，经过调速系统7控制伺服电机转动，经过调速系统7调速后带动横梁4上升或者下降，固定于横梁4上的冲头随着横梁4的运动也会上升或者下降；当横梁4以一定的速度下降时，远离横梁4一端的冲头顶破膜材试件，连接在冲头上的传感器会通过数据采集器将该顶破信号传输到计算机系统中进行数据记录和处理；当横梁4以一定的速度上升时，可以更换夹具中膜材试件的测试点位置或者更换不同形状和不同尺寸的膜材试件；当冲头再次下降时，进行下一次的顶破试验。如有多组膜材试件，可重复以上过程，进行多次测试。

与现有技术相比，本实施例提供的涂层织物膜材顶破试验的顶破实验装置结构简单，其夹具采用特殊的凹凸槽结构13增大了夹具对涂层织物膜材试件的夹持牢靠性，避免了顶破试验过程中夹具与膜材试件之间相对滑移的现象，大大提高了顶破试验的可靠性和准确性；另外，本发明提供的顶破试验的顶破装置成本低廉，整体结构简单，且适用于涂层织物，解决了现有技术中涂层织物膜材试件在夹具中打滑、顶破装置成本较高且多不适用涂层织物膜材的技术问题。综上，该试验装置不仅可以准确的对涂层织物膜材进行顶破试验，而且能够实现对涂层织物膜材的顶破性能进行合理的评价，且本发明装置操作方法简单，方便快捷，并可重复使用。

为了避免在膜材试件上打孔，影响膜材试件的力学性能测试，将涂层织物膜材试件的形状设计为十字形，如图7所示；包括矩形的测试区以及与测试区的侧边相接的翼缘；沿垂直于测试区的侧边的方向，翼缘分为展平区和夹持区，展平区与测试区的侧边相接；夹持区为第一固定件10和第二固定件11之间的被夹持部分。在将膜材试件固定于夹具过程中，采用十字形膜材试件28能够避免在其四角处打孔，十字形膜材试件28的中间部分为测试区，当进行顶破试验时，冲头的一端通过刺破测试区进行测试膜材试件的顶破损伤研究；沿垂直于测试区的侧边的方向，测试区边上有四个翼缘，翼缘包括展平区和夹持区，第一固定件10和第二固定件11通过夹持区将十字形膜材试件28固定于夹具当中，并通过展平区将十字形膜材试件28的膜面展平，使其处于受力均匀状态。

为了防止十字形膜材试件28在顶破过程中出现撕裂破坏，第一固定件10和第二固定件11的凹凸槽结构的棱角处设有倒角15，如图3所示，在顶破实验过程中，由于十字形膜材试件28的夹持区咬合在凹凸槽结构内，第一固定件10和第二固定件11之间的凹凸槽棱角处折角明显，容易成为十字形膜材试件28的薄弱环节，将第一固定件10和第二固定件11之间的凹凸槽棱角处进行打磨处理，形成倒角15，能够缓冲十字形膜材试件28与第一固定件10和第二固定件11的接触强度，使在顶破实验过程中不会由于顶破实验冲击强度过大造成十字形膜材试件28在内边界部分撕裂，从而避免了十字形膜材试件28在顶破实验过程中出现撕裂破坏。

为了扩大顶破试验装置的使用范围，如图2所示，冲头端部采用平头型、圆头型和尖头型中的一种。冲头的材质有钢制、木制和石制，冲头的圆柱形端部的直径可以在5mm-30mm之间调节。该冲头采用多种结构设计，可以用于模拟不同使用环境下的涂层织物膜材试件的顶破损伤形式，扩大顶破装置的适用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于涂层织物膜材顶破试验的夹具，其特征在于，包括第一固定件、第二固定件、第三固定件及夹具支架；所述第二固定件设置于夹具支架上并与夹具支架可移动连接，所述第一固定件设于第二固定件上方，膜材试件设于第一固定件和第二固定中间，所述第三固定件设于第一固定件和第二固定件的侧面；所述第一固定件和第二固定件之间设有凹凸槽结构；

所述第三固定件用于夹持第一固定件和第二固定件；

所述第一固定件包括至少一个上回字形框，第二固定件包括至少一个下回字形框；

当所述第一固定件的上回字形框的数量大于1时，上回字形框套在一起并处于同一水平面；当所述第二固定件的下回字形框的数量大于1时，下回字形框套在一起并处于同一水平面；

所述上回字形框和下回字形框上均设有所述凹凸槽结构，且一一对应。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述上回字形框的内框边长与套在其中的上回字形框的外框边长相等；所述下回字形框的内框边长与套在其中的下回字形框的外框边长相等。

3.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第一固定件包括第一上盖板、第二上盖板、第三上盖板和第四上盖板；所述第二固定件包括第一下盖板、第二下盖板、第三下盖板和第四下盖板；所述第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有所述凹凸槽结构，且一一对应；所述第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有滑槽结构，且各滑槽长度与各盖板长度相等；其中，

所述第二上盖板的第一端设于第一上盖板的第二端滑槽内；

所述第三上盖板的第一端设于第二上盖板的第二端滑槽内；

所述第四上盖板的第一端设于第三上盖板的第二端滑槽内；

所述第一上盖板的第一端设于第四上盖板的第二端滑槽内；

所述第二下盖板的第一端设于第一下盖板的第二端滑槽内；

所述第三下盖板的第一端设于第二下盖板的第二端滑槽内；

所述第四下盖板的第一端设于第三下盖板的第二端滑槽内；

所述第一下盖板的第一端设于第四下盖板的第二端滑槽内。

4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述第一至第四上盖板和第一至第四下盖板上均设有锁紧机构，所述锁紧机构包括卡位块和卡紧件；

卡位块穿过滑槽结构与卡紧件可拆卸连接；

卡位块与卡紧件拧紧时，上盖板和下盖板处于固定状态；

卡位块与卡紧件松开时，上盖板和下盖板的处于滑动状态。

5.根据权利要求1至4任一项所述的夹具，其特征在于，第一固定件和第二固定件之间的所述凹凸槽结构咬合后的侧面设有侧向间隙，侧向间隙尺寸为3mm～7mm。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第三固定件设于第一固定件和第二固定件的外侧；第三固定件为F型夹具、C型夹具和G型夹具中的一种；

所述F型夹具、C型夹具和G型夹具用于第一固定件和第二固定件的外固定。

7.一种用于涂层织物膜材顶破试验的顶破实验装置，其特征在于，所述装置采用权利要求1-6任一所述的夹具，还包括计算机系统、支架、控制系统、丝杠、传感器、调速系统、横梁、冲头及数据采集器；

所述支架包括立柱和基座，基座设于立柱底部，夹具支架设于基座上，立柱上方设有横梁和伺服电机，立柱侧方设有丝杠和调速系统，横梁的上方设有控制器，该控制器与控制系统相连；冲头的一端固定于横梁上并与控制器相连；冲头另一端与第一固定件的上表面垂直设置；

工作时，计算机系统通过控制系统，经过调速系统控制伺服电机转动，经调速系统调速后控制丝杠带动横梁上升和下降；数据采集器用于记录顶破过程中涂层织物膜材的变形与破坏情况。

8.根据权利要求7所述的顶破实验装置，其特征在于，所述涂层织物膜材试件的形状采用十字形；包括矩形的测试区以及与测试区的侧边相接的翼缘；沿垂直于测试区的侧边的方向，所述翼缘分为展平区和夹持区，所述展平区与测试区的侧边相接；

所述夹持区为第一固定件和第二固定件之间的夹持部分。

9.根据权利要求7或8所述的顶破实验装置，其特征在于，所述冲头端部采用平头型、圆头型和尖头型中的一种；

所述冲头的材质包括钢制、木制和石制，冲头的圆柱形端部的直径范围为5mm-30mm。

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