CN110132731A - 一种检测复合材料压缩强度的工装夹具和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料压缩强度检测技术领域，具体涉及一种检测复合材料压缩强度的工装夹具和方法，工装夹具包括上底座、下底座、导向轴，所述上底座与所述下底座之间通过所述导向轴连接，所述上底座的下端面设置有上液压装置、上左夹块、上右夹块；所述下底座上设置有下液压装置、下左夹块、下右夹块；所述上底座的上端面还设置有连接杆，所述连接杆用于与外部的拉力机连接。采用本发明的工装夹具进行压缩强度检测，可以有效地避免复合材料在检测过程中出现弯曲度过大、失稳等现象，从而提升压缩强度的检测结果，进而能表征出复合材料真实的压缩强度性能。

Description

一种检测复合材料压缩强度的工装夹具和方法

技术领域

本发明涉及复合材料压缩强度检测技术领域，具体涉及一种检测复合材料压缩强度的工装夹具和方法。

背景技术

当前对复合材料的压缩强度检测，一般采用剪切加载的方式，所用的工装夹具为传统的工装夹具(参考ISO 14126标准)，使用这种方式进行检测，容易产生失稳和对中不够精确等现象，导致检测得到的压缩强度结果偏低，无法表征出复合材料真实的压缩强度性能。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述问题，提供一种检测复合材料压缩强度的工装夹具和方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，包括上底座、下底座、导向轴，所述上底座与所述下底座之间通过所述导向轴连接，所述上底座的下端面设置有上液压装置、上左夹块、上右夹块，所述上液压装置与所述上左夹块连接，所述上液压装置可通过外部的液压泵站带动所述上左夹块朝所述上右夹块做伸缩运动；所述下底座上设置有下液压装置、下左夹块、下右夹块，所述下液压装置与所述下左夹块连接，所述下液压装置可通过外部的液压泵站带动所述下左夹块朝所述下右夹块做伸缩运动；所述上底座的上端面还设置有连接杆，所述连接杆用于与外部的拉力机连接。

进一步地，所述导向轴的数量设置有三根，其中两根位于左侧，剩余一根位于右侧。

一种检测复合材料压缩强度的方法，利用如上所述的一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，包括如下步骤：

(1)将待检测材料制成标准尺寸样品，然后将样品放置在所述工装夹具上，具体为：样品的上端位于所述上左夹块和所述上右夹块之间，样品的下端位于所述下左夹块和所述下右夹块之间；

(2)启动液压泵站，让所述上液压装置带动所述上左夹块朝所述上右夹块运动，同时让所述下液压装置带动所述下左夹块朝所述下右夹块运动，对样品施加夹持力也就是剪切加载力，控制液压泵站的输出压力在15-20MPa；

(3)启动拉力机，让拉力机通过所述连接杆带动所述上底座下压，使所述上底座和所述下底座对样品的端部形成端部加载力，逐渐增大拉力机下压的压力，当样品在剪切加载力和端部加载力的双重作用下受到破坏时，记录下此时拉力机下压的压力，该压力即为样品的压缩强度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明的工装夹具，可以对检测样品实现剪切加载和端部加载两种加载力的混合加载模式，在压缩强度检测过程中，采用最佳的剪切加载力值，可以有效地避免复合材料在检测过程中出现弯曲度过大、失稳等现象，从而提升压缩强度的检测结果，进而能表征出复合材料真实的压缩强度性能。

附图说明

图1是本发明工装夹具的示意图。

主要元件符号说明：

图中，上底座1，下底座2，导向轴3，上液压装置4，上左夹块5，上右夹块6，下液压装置7，下左夹块8，下右夹块9，连接杆10，样品11。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，包括上底座1、下底座2、导向轴3，所述上底座1与所述下底座2之间通过所述导向轴3连接，所述上底座1的下端面设置有上液压装置4、上左夹块5、上右夹块6，所述上液压装置4与所述上左夹块5连接，所述上液压装置4可通过外部的液压泵站带动所述上左夹块5朝所述上右夹块6做伸缩运动；所述下底座2上设置有下液压装置7、下左夹块8、下右夹块9，所述下液压装置7与所述下左夹块8连接，所述下液压装置7可通过外部的液压泵站带动所述下左夹块8朝所述下右夹块9做伸缩运动；所述上底座1的上端面还设置有连接杆10，所述连接杆10用于与外部的拉力机连接；优选地，所述导向轴3的数量设置有三根，其中两根位于左侧，剩余一根位于右侧。

一种检测复合材料压缩强度的方法，利用如上所述的一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，包括如下步骤：

(1)将待检测材料制成标准尺寸样品11，然后将样品11放置在所述工装夹具上，具体为：样品11的上端位于所述上左夹块5和所述上右夹块6之间，样品11的下端位于所述下左夹块8和所述下右夹块9之间；

(2)启动液压泵站，让所述上液压装置4带动所述上左夹块5朝所述上右夹块6运动，同时让所述下液压装置7带动所述下左夹块8朝所述下右夹块9运动，对样品11施加夹持力也就是剪切加载力，控制液压泵站的输出压力在15-20MPa；

(3)启动拉力机，让拉力机通过所述连接杆10带动所述上底座1下压，使所述上底座1和所述下底座2对样品的端部形成端部加载力，逐渐增大拉力机下压的压力，当样品11在剪切加载力和端部加载力的双重作用下受到破坏时，记录下此时拉力机下压的压力，该压力即为样品11的压缩强度。

为了证明本发明的有益效果，申请人做了如下测试：

1.最佳剪切加载力值的确定。

采用本发明的工装夹具，对检测样品施加不同的剪切加载力，然后对样品施加端部加载力，记录不同剪切加载力下样品的压缩强度值、模量和断裂应变，如表1所示：

表1

剪切加载力(Mpa)	5-10	10-15	15-20	20-25	25-30
						压缩强度(Mpa)	895.2	920.7	1045.5	946.4	848.1
模量(Gpa)	47.9	48.2	48.9	48.4	47.8
						断裂应变(％)	1.72	1.76	1.78	1.75	1.73

通过大量试验，当剪切加载力在15-20Mpa时，可以获得最高的压缩强度，同时压缩模量和压缩应变也会有一定的提高。

2.采用不同工装夹具和对应的方法对样品进行压缩强度测试，然后计算样品受到破坏时对应的平均弯曲度，如表2所示：

表2

压缩强度测试过程中，复合材料样品的弯曲度越小，说明此次测试采用的工装夹具和方法的防失稳效果越好，越能避免复合材料样品由于弯曲度过大导致的提前破坏。

3.采用不同工装夹具和对应方法对样品进行压缩强度测试和拉伸强度测试，记录下对应的强度值，如表3所示：

表3

本发明的混合加载压缩工装夹具测试得到的压缩强度值，接近拉伸强度值，而理论上，复合材料的压缩强度性能和拉伸强度性能是接近的，这说明通过本发明压缩强度测试方法以及设计的压缩工装夹具，获得的压缩强度数值，更能表征出复合材料真实的压缩强度性能。

4.本发明工装夹具的导向轴的数量的确定。

本发明设计的混合加载压缩工装夹具，其导向轴的数量可设置为2-4根，测试不同导向轴数量下的压缩加载过程中的侧向位移，如表4所示：

表4

检测项目	2根导向轴	3根导向轴	4根导向轴
				压缩加载中的侧向位移(mm)	0.04	0.01	0.03

侧向位移越小，表明设计的混合加载压缩工装夹具越稳定。因此，本发明工装夹具的导向轴的数量最优为3根。

综上，采用本发明的工装夹具进行压缩强度检测，可以有效地避免复合材料在检测过程中出现弯曲度过大、失稳等现象，从而提升压缩强度的检测结果，进而能表征出复合材料真实的压缩强度性能。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (3)

1.一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，其特征在于，包括上底座、下底座、导向轴，所述上底座与所述下底座之间通过所述导向轴连接，所述上底座的下端面设置有上液压装置、上左夹块、上右夹块，所述上液压装置与所述上左夹块连接，所述上液压装置可通过外部的液压泵站带动所述上左夹块朝所述上右夹块做伸缩运动；所述下底座上设置有下液压装置、下左夹块、下右夹块，所述下液压装置与所述下左夹块连接，所述下液压装置可通过外部的液压泵站带动所述下左夹块朝所述下右夹块做伸缩运动；所述上底座的上端面还设置有连接杆，所述连接杆用于与外部的拉力机连接。

2.根据权利要求1所述的一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，其特征在于，所述导向轴的数量设置有三根，其中两根位于左侧，剩余一根位于右侧。

3.一种检测复合材料压缩强度的方法，利用如权利要求1-2任一所述的一种检测复合材料压缩强度的工装夹具，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将待检测材料制成标准尺寸样品，然后将样品放置在所述工装夹具上，具体为：样品的上端位于所述上左夹块和所述上右夹块之间，样品的下端位于所述下左夹块和所述下右夹块之间；

（2）启动液压泵站，让所述上液压装置带动所述上左夹块朝所述上右夹块运动，同时让所述下液压装置带动所述下左夹块朝所述下右夹块运动，对样品施加夹持力也就是剪切加载力，控制液压泵站的输出压力在15-20MPa；

（3）启动拉力机，让拉力机通过所述连接杆带动所述上底座下压，使所述上底座和所述下底座对样品的端部形成端部加载力，逐渐增大拉力机下压的压力，当样品在剪切加载力和端部加载力的双重作用下受到破坏时，记录下此时拉力机下压的压力，该压力即为样品的压缩强度。