CN110530716A - 一种复合材料断裂韧性试验测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合材料断裂韧性试验测试装置,包括作动杆、第一滚轴支撑、样件夹持组件、第二滚轴支撑和支架,所述的样件夹持组件固定在作动杆与支架之间,所述的第一滚轴支撑位于作动杆的底部并与作动杆固定连接,所述的第二滚轴支撑固定在支架上,且第一滚轴支撑位于第二滚轴支撑与样件夹持组件之间,所述的作动杆上方设有带动其向下运动的作动机构;所述的第一滚轴支撑包括连接座和支撑轴;所述的第二滚轴支撑与第一滚轴支撑的结构相同。本发明所述的一种复合材料断裂韧性试验测试装置,通过压缩方式完成了拉伸方向的断裂韧性测试,并能够调整不同测试力矩与测试支点位置,满足不同尺寸样件、不同测试条件的要求。
Description
技术领域
本发明属于断裂韧性测试领域,尤其是涉及一种复合材料断裂韧性试验测试装置。
背景技术
目前,轻质复合材料已经越来越多的涉及到实际工程应用中,其在复杂受力状态下的力学行为也越来越受到工程的关注,特别是其断裂失效及断裂韧性。随着各项复合材料产品设计精度的日益提升,复合材料的断裂韧性的测试与表征已成为工程产品开发的必然要求。然而目前的测试方法多为悬臂梁试验,测试过程中无法严格控制作动端作动轨迹,且由于作动力矩由样件尺寸确定,试验过程中的样件裂纹扩展导致无法准确的对复合材料的断裂韧性性能进行测试。
准静态测试速度一般默认为0-50mm/min,动态测试速度一般默认为大50mm/min,但对于不同尺寸的样件测试速度的判定也随之发生变化。高速测试过程中,对于整体测试夹具精度、作动形式、作动过程稳定性均有较高要求。
现有测试机构均通过拉伸作动进行断裂韧性测试,测试过程中样件后段自由,稳定性较差,且试验过程中裂纹扩展,整个测试过程力矩持续发生变化,无法准确求解材料断裂韧性。同时现有测试机构无法随样件调节作动力学、支点位置等,无法满足不同尺寸、不同条件测试需求。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种复合材料断裂韧性试验测试装置,以能够对静态与动态条件的复合材料断裂韧性进行准确测试。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种复合材料断裂韧性试验测试装置,包括作动杆、第一滚轴支撑、样件夹持组件、第二滚轴支撑和支架,所述的作动杆位于支架的上方,所述的样件夹持组件固定在作动杆与支架之间,所述的第一滚轴支撑位于作动杆的底部并与作动杆固定连接,所述的第二滚轴支撑固定在支架上,且第一滚轴支撑位于第二滚轴支撑与样件夹持组件之间,所述的作动杆上方设有带动其向下运动的作动机构,所述的作动机构与作动杆固定连接,所述的作动机构与样件夹持组件分别位于作动杆的两端;
所述的第一滚轴支撑包括连接座和支撑轴,所述的连接座固定在作动杆的底部,所述的支撑轴位于连接座的一端并与连接座转动连接;
所述的第二滚轴支撑与第一滚轴支撑的结构相同。
进一步的,所述的作动机构包括作动压块和压杆,所述的作动压块和压杆均为U型结构,所述的作动压块套在所述的作动杆外侧并与作动杆固定连接,所述的压杆套在作动压块的外侧并与作动压块转动连接。
进一步的,所述的作动压块上设有第一连接孔,所述的作动杆上设有若干的与所述的第一连接孔相配合的第二连接孔,所述的作动压块与作动杆之间通过螺栓固定连接。
进一步的,所述的压杆的两端均设有滚轮,所述的滚轮分别固定在压杆的端部,且所述的滚轮均与所述的作动压块转动连接。
进一步的,所述的压杆的上方设有连接件,所述的连接件与压杆固定连接。
进一步的,所述的第一滚轴支撑与作动杆之间、第二滚轴支撑与支架之间均通过螺栓固定连接。
进一步的,所述的连接座上设有第三连接孔,所述的作动杆上设有若干的与所述的第三连接孔相配合的第四连接孔,所述的连接座与作动杆之间通过螺栓固定连接。
进一步的,所述的样件夹持组件包括镜像设置在样件两侧的2个夹持件,且其中一个夹持件与所述的作动杆固定连接,另一个夹持件与所述的支架固定连接。
进一步的,所述的夹持件的一端均设有夹持片,所述的夹持片均与夹持件固定连接。
相对于现有技术,本发明所述的一种复合材料断裂韧性试验测试装置具有以下优势:
本发明所述的一种复合材料断裂韧性试验测试装置,利用作动机构对作动杆的一端进行下压作动,进而通过压缩方式完成了拉伸方向的断裂韧性测试,保证了测试过程的稳定性,满足了高速测试的夹具要求;同时通过调节作动机构与作动杆的连接位置以及第一滚轴支撑与作动杆的连接位置,能够调整不同测试力矩与测试支点位置,满足不同尺寸样件、不同测试条件的要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明实施例所述的测试装置的结构示意图;
图2为本发明实施例所述的作动压块与压杆的连接关系示意图;
图3为本发明实施例所述的夹持件的结构示意图;
图4为本发明实施例所述的第一滚轴支撑与作动杆的连接关系示意图。
附图标记说明:
1、连接件;2、作动压块;21、第一连接孔;3、压杆;31、滚轮;4、作动杆;41、第二连接孔;42、第四连接孔;5、第一滚轴支撑;51、连接座;511、第三连接孔;52、支撑轴;6、夹持件;61、夹持片;7、第二滚轴支撑;8、支架;9、样件。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“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发明和简化描述,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发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-4所示,一种复合材料断裂韧性试验测试装置,包括作动杆4、第一滚轴支撑5、样件夹持组件、第二滚轴支撑7和支架8,所述的作动杆4位于支架8的上方,所述的样件夹持组件固定在作动杆4与支架8之间,所述的第一滚轴支撑5位于作动杆4的底部并与作动杆4固定连接,所述的第二滚轴支撑7固定在支架8上,且第一滚轴支撑5位于第二滚轴支撑7与样件夹持组件之间,所述的作动杆4上方设有带动其向下运动的作动机构,所述的作动机构与作动杆4固定连接,所述的作动机构与样件夹持组件分别位于作动杆4的两端;利用作动机构对作动杆4的一端进行下压作动,进而通过压缩方式完成了拉伸方向的断裂韧性测试,保证了测试过程的稳定性,满足了高速测试的夹具要求。
所述的第一滚轴支撑5包括连接座51和支撑轴52,所述的连接座51固定在作动杆4的底部,所述的支撑轴52位于连接座51的一端并与连接座51转动连接;
所述的第二滚轴支撑7与第一滚轴支撑5的结构相同。样件9变形过程中,第一滚轴支撑5和第二滚轴支撑7对样件9起到定位与支撑作用,可在与样件9接触面上涂抹润滑脂,减少摩擦力对测试结果的影响。
所述的作动机构包括作动压块2和压杆3,所述的作动压块2和压杆3均为U型结构,所述的作动压块2套在所述的作动杆4外侧并与作动杆4固定连接,所述的压杆3套在作动压块2的外侧并与作动压块2转动连接。
所述的作动压块2上设有第一连接孔21,所述的作动杆4上设有若干的与所述的第一连接孔21相配合的第二连接孔41,所述的作动压块2与作动杆4之间通过螺栓固定连接。利用螺栓将第一连接孔21与不同的第二连接孔41固定连接,使得作动机构与作动杆4的连接位置可调,进而调整不同测试力矩,满足不同尺寸样件、不同测试条件的要求。
所述的压杆3的两端均设有滚轮31,所述的滚轮31分别固定在压杆3的端部,且所述的滚轮31均与所述的作动压块2转动连接。滚轮31分别固定在U型压杆3的两个端部,且滚轮31分别与U型作动压块2的两个端部转动连接,U型压杆3和U型作动压块2之间通过滚轮31接触,防止试验过程中产生非所需方向的作动力矩,保证试验测试过程的准确性。
所述的压杆3的上方设有连接件1,所述的连接件1与压杆3固定连接。通过连接件1将压杆3与试验机作动轴相连。
所述的第一滚轴支撑5与作动杆4之间、第二滚轴支撑7与支架8之间均通过螺栓固定连接。
所述的连接座51上设有第三连接孔511,所述的作动杆4上设有若干的与所述的第三连接孔511相配合的第四连接孔42,所述的连接座51与作动杆4之间通过螺栓固定连接。利用螺栓将第三连接孔511与不同的第四连接孔42固定连接,使得第一滚轴支撑5与作动杆4的连接位置可调,进而使得测试支点位置可调,满足不同尺寸样件9、不同测试条件的要求。
所述的样件夹持组件包括镜像设置在样件9两侧的2个夹持件6,且其中一个夹持件6与所述的作动杆4固定连接,另一个夹持件6与所述的支架8固定连接。
所述的夹持件6的一端均设有夹持片61,所述的夹持片61均与夹持件6固定连接。样件9固定在2个夹持片61之间,测试过程中连接件1带动U型压杆3向下运动,在此作用下U型作动压块2向下运动,由于第一滚轴支撑5作用,上方的夹持件6向上运动,与下方的夹持件6一起对样件9作动,样件9发生稳定的I型裂纹扩展。
测试时:
1、测量样件9尺寸,确定测试过程中各支撑点与加载点位置,将样件9固定在2个夹持件6的夹持片61之间;
2、依照所需尺寸,利用螺栓将U型作动压块2与作动杆4上相应位置的第二连接孔41固定连接,并利用螺栓将第一滚轴支撑5的连接座51与作动杆4上相应位置的第四连接孔42固定连接;
3、通过连接件1将U型压杆3和试验机作动轴相连接,调整整体夹具与试验机作动轴对应位置;
4、试验机作动轴向下运动,试验开始。
利用作动机构对作动杆4的一端进行下压作动,进而通过压缩方式完成了拉伸方向的断裂韧性测试,保证了测试过程的稳定性,满足了高速测试的夹具要求;同时通过调节作动机构与作动杆4的连接位置以及第一滚轴支撑5与作动杆4的连接位置,能够调整不同测试力矩与测试支点位置,满足不同尺寸样件9、不同测试条件的要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:包括作动杆、第一滚轴支撑、样件夹持组件、第二滚轴支撑和支架,所述的作动杆位于支架的上方,所述的样件夹持组件固定在作动杆与支架之间,所述的第一滚轴支撑位于作动杆的底部并与作动杆固定连接,所述的第二滚轴支撑固定在支架上,且第一滚轴支撑位于第二滚轴支撑与样件夹持组件之间,所述的作动杆上方设有带动其向下运动的作动机构,所述的作动机构与作动杆固定连接,所述的作动机构与样件夹持组件分别位于作动杆的两端;
所述的第一滚轴支撑包括连接座和支撑轴,所述的连接座固定在作动杆的底部,所述的支撑轴位于连接座的一端并与连接座转动连接;
所述的第二滚轴支撑与第一滚轴支撑的结构相同。
2.根据权利要求1所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的作动机构包括作动压块和压杆,所述的作动压块和压杆均为U型结构,所述的作动压块套在所述的作动杆外侧并与作动杆固定连接,所述的压杆套在作动压块的外侧并与作动压块转动连接。
3.根据权利要求2所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的作动压块上设有第一连接孔,所述的作动杆上设有若干的与所述的第一连接孔相配合的第二连接孔,所述的作动压块与作动杆之间通过螺栓固定连接。
4.根据权利要求2所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的压杆的两端均设有滚轮,所述的滚轮分别固定在压杆的端部,且所述的滚轮均与所述的作动压块转动连接。
5.根据权利要求4所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的压杆的上方设有连接件,所述的连接件与压杆固定连接。
6.根据权利要求1所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的第一滚轴支撑与作动杆之间、第二滚轴支撑与支架之间均通过螺栓固定连接。
7.根据权利要求6所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的连接座上设有第三连接孔,所述的作动杆上设有若干的与所述的第三连接孔相配合的第四连接孔,所述的连接座与作动杆之间通过螺栓固定连接。
8.根据权利要求1所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的样件夹持组件包括镜像设置在样件两侧的2个夹持件,且其中一个夹持件与所述的作动杆固定连接,另一个夹持件与所述的支架固定连接。
9.根据权利要求8所述的复合材料断裂韧性试验测试装置,其特征在于:所述的夹持件的一端均设有夹持片,所述的夹持片均与夹持件固定连接。
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