CN109781519A - 复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，属于复合材料性能试验技术领域。该试验夹持装置包括垂向夹头组件(1)、侧向夹头组件(2)以及气泵动力源(3)，垂向夹头组件包括上下两个，用于夹持试验件的上下两端，侧向夹头组件包括左右两个，用于夹持试验件的左右两侧，气泵动力源(3)用于向上述四个夹头组件提供气源，以使设置在各夹头组件内的气动缸推动夹块运动，进而夹持试验件。本申请提供的夹持装置采用气动夹持方式以实现试验件的自动夹持，能够大幅提升试验效率，显著降低了试验过程中的人为误差。

Description

复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置

技术领域

本申请属于复合材料性能试验技术领域，特别涉及一种复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置。

背景技术

复合材料由于其优异的性能，大量应用于军民用飞机结构设计中。目前我国C919飞机的复合材料用量已经达到12％，宽体客机未来的复合材料用量规划的更高。虽然复合材料具有一系列优点，但其缺点也是不容忽视的，例如层间强度低、抗冲击性能差、耐湿热性能差、维护修理难度高等。研制含有复合材料结构的飞机时，通常需要进行大量的“冲击后压缩”试验，测量复合材料的冲击损伤特性。标准的“冲击后压缩”试验夹具分上下左右四个方向夹持试验件。进行“冲击后压缩”试验件安装时，每次试验需要手动安装32个螺钉，安装过程非常繁琐，耗费人力，且试验结果受人为安装质量的影响非常严重。该试验的安装对人员要求非常高，试验安装时必须保证试验件在试验夹具中的对中，且试验件的侧面必须与夹具的上下底面垂直，如果安装时对中度和垂直度的误差较大，将导致不好的试验结果。飞机设计人员通常选用“冲击后压缩”试验的结果作为飞机压缩设计许用值这一关键参数的取值依据，因此可以说“冲击后压缩”的试验质量直接影响着飞机设计。较高的冲击后压缩剩余强度将带来较大的压缩设计许用值，设计人员在进行飞机设计时便可以采用重量更轻的结果。

从目前的研究经验来看，试验误差是导致冲击后压缩剩余强度较低的一个重要原因。因此改进试验夹具，降低试验安装的人为误差对于复合材料飞机结构的设计具有非常重要的意义。

发明内容

本申请的目的是提供一种复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，以解决背景技术中的至少一个问题。

本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，包括：

分别设置在试验件上端及下端的垂向夹头组件，分别设置在试验件左侧及右侧的侧向夹头组件，以及气泵动力源；

所述垂向夹头组件包括底座、第一气动缸以及夹块，两个第一气动缸分别设置所述底座的中轴线两侧，并连通所述气泵动力源，两个夹块的一端分别连接两个第一气动缸的输出端，两个夹块的另一端相向设置，以形成用于夹持试验件上端或下端的缝隙；

所述侧向夹头组件包括侧向支座、第二气动缸以及侧向夹块，第二气动缸设置所述侧向支座内，并连通所述气泵动力源，侧向夹块的一端连接所述第二气动缸的输出端，侧向夹块的另一端朝向所述试验件的侧边。

优选的是，所述垂向夹头组件的底座上设置有第一空腔，所述第一气动缸设置在所述第一空腔内，所述底座上还设置有连通所述第一空腔的第一气源孔，所述气泵动力源的输出管路穿过所述第一气源孔后连通至所述第一气动缸，所述第一空腔在底座的中轴线两侧各设置一个轨道槽，两个所述第一气缸的输出端自所述第一空腔内沿朝向所述中轴线的方向伸出至所述轨道槽，所述夹块设置在所述轨道槽内。

优选的是，所述夹块与所述底座之间设置有第一拉簧。

优选的是，所述底座的轨道槽包括有底座上形成的底边及两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方还设置有第一挡板。

优选的是，所述第一挡板可拆卸连接在所述底座上。

优选的是，所述侧向夹头组件的侧向支座上设置有第二空腔，所述第二气动缸设置在所述第二空腔内，所述侧向支座上还设置有连通所述第二空腔的第二气源孔，所述气泵动力源的输出管路穿过所述第二气源孔后连通至所述第二气动缸，所述第二空腔在出口处设置有槽口，所述第二气缸的输出端自所述第二空腔内沿朝向所述试验件侧边的方向伸出至所述槽口，侧向夹块设置在所述槽口内。

优选的是，所述侧向夹块与所述侧向支座之间设置有第二拉簧。

优选的是，所述侧向支座的槽口包括有底座上形成的两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方及下方均设置有第二挡板。

优选的是，所述第二挡板可拆卸连接在所述侧向支座上。

优选的是，所述侧向夹块在朝向试验件侧边的一端面上，在前后侧分别设置有挡边。

本申请提供的夹持装置采用气动夹持方式以实现试验件的自动夹持，能够大幅提升试验效率，显著降低了试验过程中的人为误差。

附图说明

图1是本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置的一优选实施例的主结构示意图。

图2是本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置的一优选实施例的垂向夹头组件结构示意图。

图3是本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置的一优选实施例的侧向夹头组件结构示意图。

图4是本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置的一优选实施例的侧向夹块结构示意图。

其中，1-垂向夹头组件；2-侧向夹头组件；3-气泵动力源；

11-底座；12-第一气动缸；13-夹块；14-第一挡板；15-第一拉簧；

21-侧向支座；22-第二气动缸；23-侧向夹块；24-第二挡板；25-第二拉簧；231-挡边。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施例进行详细说明。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

本申请提供了一种复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，图1为结构整体示意图，其主要有三部分组成，图2-图3分别为其中两组主要夹持件的具体结构示意图。

首先参考图1，本申请复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，主要包括三部分，分别为垂向夹头组件1、侧向夹头组件2以及气泵动力源3。垂向夹头组件1包括两个，侧向夹头组件2也包括两个，以图1的各零部件布置方位为基准，垂向夹头组件1是指设置在试验件上端及下端的两个夹持件，其用于夹持试验件的上端及下端；侧向夹头组件2则是指设置在试验件的左侧及右侧的两个夹持件，其用于夹持试验件的左侧及右侧，图示中未被夹持件覆盖的方向为前后方向，气泵动力源3包含相应的控制组件，其核心部件为气泵及其控制附件，用于提供整个试验装置的动力气源，即用于向上述4个夹头组件内的气动缸提供气源，以使设置在各夹头组件内的气动缸推动夹块运动，进而夹持试验件。

如图2所示，所述垂向夹头组件1包括底座11、第一气动缸12以及夹块13，两个第一气动缸12分别设置所述底座11的中轴线两侧，并连通所述气泵动力源3，两个夹块13的一端分别连接两个第一气动缸12的输出端，两个夹块13的另一端相向设置，以形成用于夹持试验件上端或下端的缝隙。

垂向夹头组件1在使用时下端的垂向夹头组件与试验机的下夹头连接，上端的垂向夹头组件与试验机的上夹头连接。当底座11内的第一气动缸12接通气源后，气动缸推动夹块向前运动以夹紧试验件的下部分。

如图3所示，所述侧向夹头组件2包括侧向支座21、第二气动缸22以及侧向夹块23，第二气动缸22设置所述侧向支座21内，并连通所述气泵动力源3，侧向夹块23的一端连接所述第二气动缸22的输出端，侧向夹块23的另一端朝向所述试验件的侧边。

侧向夹头组件2的侧向支座21在相对固定即可，例如其可以通过螺栓固定在垂向夹头组件1上。当侧向支座21内的第二气动缸22接通气源后，气动缸推动夹块向前运动以夹紧试验件的左右两侧，即夹紧工作段。

在一些可选实施方式中，所述垂向夹头组件1的底座11上设置有第一空腔，所述第一气动缸12设置在所述第一空腔内，所述底座11上还设置有连通所述第一空腔的第一气源孔，所述气泵动力源3的输出管路穿过所述第一气源孔后连通至所述第一气动缸12，所述第一空腔在底座11的中轴线两侧各设置一个轨道槽，两个所述第一气缸12的输出端自所述第一空腔内沿朝向所述中轴线的方向伸出至所述轨道槽，所述夹块13设置在所述轨道槽内。

参考图1或图2，以下端的垂向夹头为例，底座11分为两部分(图1中左右两部分)，中间以条形槽(中轴线)分割，左右两部分分别设置有一个容纳腔，用于容纳相应的第一气动缸12，在条形槽两侧分别设置所述夹块13，两个夹块之间在条形槽处形成了夹持空间，用于安置试验件的底端，容纳夹块13的为开设在底座11上的轨道槽，该轨道槽用于限制夹块13的运动方向，使其能够沿夹紧试验件的方向运动。

在一些可选实施方式中，所述夹块13与所述底座11之间设置有第一拉簧15。

可以理解的是，常规设计中，通过第一气动缸即可实现夹块13的左右运动(图1所示的方向)，例如向第一气动缸12内通气，进而推动两个夹块13相向运动，在第一气动缸12内抽气，进而带动两个夹块13互相远离，但为了简化设计，通常情况下，一般不执行抽气动作，因此需要在撤去气源后，两个夹块13不再对试验件夹紧，本实施例即通过拉簧(具有收缩趋势的弹性件)来实现该功能，当关闭气源时，气动缸返回，夹块在拉簧的牵引力作用下返回到初始位置。图1或图2中，每个垂向夹头组件1上的每个夹块13可以包含2个拉簧，拉簧的一端固定在底座11上，另一端固定在夹块13上，固定方式可以通过在底座11及夹块13上设置立柱，并通过将拉簧的端部套在立柱上来实现。

在一些可选实施方式中，所述底座11的轨道槽包括有底座上形成的底边及两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方还设置有第一挡板14。

参考图2，为加工方便，轨道槽一般是在底座11的表面上切去部分形成的，为防止安装在轨道槽内的夹块13自切口方向抛出，特别是在设置拉簧15的情况下，如果不对切口处进行封闭，夹块受拉簧的拉力作用时，很容易自切口抛出，或者对夹块与气动缸的连接处造成较大应力，为此，本实施例通过在切口处固定有第一挡板14，第一挡板14至少部分的封住切口，以保证夹块13只能朝向或远离条形槽(中轴线)方向运动

在一些可选实施方式中，所述第一挡板14可拆卸连接在所述底座11上，可拆卸连接例如是如图2所示的螺栓连接。

与垂向夹头组件1类似，侧向夹头组件2如图3所示，也包括座体、气动缸、夹块等零部件，其功能基本相似，不再赘述，各零部件的数量及组装形式略有不同，具体表现在以下各实施方式中。

在一些可选实施方式中，所述侧向夹头组件2的侧向支座21上设置有第二空腔，所述第二气动缸22设置在所述第二空腔内，所述侧向支座21上还设置有连通所述第二空腔的第二气源孔，所述气泵动力源3的输出管路穿过所述第二气源孔后连通至所述第二气动缸22，所述第二空腔在出口处设置有槽口，所述第二气缸22的输出端自所述第二空腔内沿朝向所述试验件侧边的方向伸出至所述槽口，侧向夹块23设置在所述槽口内。

在一些可选实施方式中，所述侧向夹块23与所述侧向支座21之间设置有第二拉簧25。

在一些可选实施方式中，所述侧向支座21的槽口包括有底座上形成的两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方及下方均设置有第二挡板24。

在一些可选实施方式中，所述第二挡板24可拆卸连接在所述侧向支座21上。

如图4所示，在一些可选实施方式中，所述侧向夹块23在朝向试验件侧边的一端面上，在前后侧分别设置有挡边231。

本申请提供的夹持装置采用气动夹持方式以实现试验件的自动夹持，能够大幅提升试验效率，显著降低了试验过程中的人为误差。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，包括：分别设置在试验件上端及下端的垂向夹头组件(1)，分别设置在试验件左侧及右侧的侧向夹头组件(2)，以及气泵动力源(3)；

所述垂向夹头组件(1)包括底座(11)、第一气动缸(12)以及夹块(13)，两个第一气动缸(12)分别设置所述底座(11)的中轴线两侧，并连通所述气泵动力源(3)，两个夹块(13)的一端分别连接两个第一气动缸(12)的输出端，两个夹块(13)的另一端相向设置，以形成用于夹持试验件上端或下端的缝隙；

所述侧向夹头组件(2)包括侧向支座(21)、第二气动缸(22)以及侧向夹块(23)，第二气动缸(22)设置所述侧向支座(21)内，并连通所述气泵动力源(3)，侧向夹块(23)的一端连接所述第二气动缸(22)的输出端，侧向夹块(23)的另一端朝向所述试验件的侧边。

2.根据权利要求1所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述垂向夹头组件(1)的底座(11)上设置有第一空腔，所述第一气动缸(12)设置在所述第一空腔内，所述底座(11)上还设置有连通所述第一空腔的第一气源孔，所述气泵动力源(3)的输出管路穿过所述第一气源孔后连通至所述第一气动缸(12)，所述第一空腔在底座(11)的中轴线两侧各设置一个轨道槽，两个所述第一气缸(12)的输出端自所述第一空腔内沿朝向所述中轴线的方向伸出至所述轨道槽，所述夹块(13)设置在所述轨道槽内。

3.根据权利要求2所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述夹块(13)与所述底座(11)之间设置有第一拉簧(15)。

4.根据权利要求2所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述底座(11)的轨道槽包括有底座上形成的底边及两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方还设置有第一挡板(14)。

5.根据权利要求4所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述第一挡板(14)可拆卸连接在所述底座(11)上。

6.根据权利要求1所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述侧向夹头组件(2)的侧向支座(21)上设置有第二空腔，所述第二气动缸(22)设置在所述第二空腔内，所述侧向支座(21)上还设置有连通所述第二空腔的第二气源孔，所述气泵动力源(3)的输出管路穿过所述第二气源孔后连通至所述第二气动缸(22)，所述第二空腔在出口处设置有槽口，所述第二气缸(22)的输出端自所述第二空腔内沿朝向所述试验件侧边的方向伸出至所述槽口，侧向夹块(23)设置在所述槽口内。

7.根据权利要求6所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述侧向夹块(23)与所述侧向支座(21)之间设置有第二拉簧(25)。

8.根据权利要求6所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述侧向支座(21)的槽口包括有底座上形成的两个侧边，所述轨道槽的两个侧边的上方及下方均设置有第二挡板(24)。

9.根据权利要求8所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述第二挡板(24)可拆卸连接在所述侧向支座(21)上。

10.根据权利要求1所述的复合材料冲击后压缩试验的试验夹持装置，其特征在于，所述侧向夹块(23)在朝向试验件侧边的一端面上，在前后侧分别设置有挡边(231)。