CN111572053B - 一种复合材料测试样条的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料测试样条的加工方法，属于复合材料领域，具有易于加工，提高测试样条加工精度的优点，其技术方案要点如下，一种复合材料测试样条的加工方法，包括以下步骤：S1：织物铺层后加工形成硬质的测试片主体，织物铺层后加工形成硬质的加强片主体；S2：在所述加强片主体上开设供测试样条的测试区域暴露的通槽；S3：将所述加强片主体粘接于所述测试片主体的两侧形成整体，并使两侧所述加强片主体的通槽对齐；S4：将整体沿着与所述通槽宽度平行的方向裁切成多个测试样条。本发明适用于测试样条的加工。

Description

一种复合材料测试样条的加工方法

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种复合材料测试样条的加工方法。

背景技术

复合材料由于其优异的力学性能和良好的可加工性，被广泛应用于国防军工、航空航天、风电、汽车以及轨道交通等领域，在复合材料生产后往往需要对其力学性能进行测试以确定是否符合国家标准。

图1为目前所使用的复合材料的一种测试样条01的结构示意图，测试样条01的两端为夹持部分012，两夹持部分012中间为测试部分011，现有的测试样条01的加工方法如下：一种方法是先将单个测试样条01裁切好，然后将测试样条01的测试区域通过铣的方式进行加工，显露出测试区域，该方法在加工时不能很好地控制测试部分011刚好加工至所需要的测试的位置和厚度，导致测试样条01的测试区域加工困难且加工精度低；另一种方法是将测试片按尺寸裁切好，然后将加强片按照尺寸裁切好，分别粘接在测试片的加强区域，该方法不利于批量制样，且存在测试区域边缘不齐平导致样条受力不均匀的问题。

本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种复合材料测试样条的加工方法，加工过程简单易操作，加工精度高，可批量生产，更具有实用性。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合材料测试样条的加工方法，具有易于加工，提高测试样条加工精度的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种复合材料测试样条的加工方法，包括以下步骤：

S1：织物铺层后加工形成硬质的测试片主体，织物铺层后加工形成硬质的加强片主体；

S2：在所述加强片主体上开设供测试样条的测试区域暴露的通槽；

S3：将所述加强片主体粘接于所述测试片主体的两侧形成整体，并使两侧所述加强片主体的通槽对齐；

S4：将整体沿着与所述通槽宽度平行的方向裁切成多个测试样条。

进一步的，在S2后增设有R1，

R1：沿所述通槽长度方向的两侧加工有形状可设计的曲面，所述曲面的切线与测试区域相连结。

进一步的，所述加强片主体通过定位工装粘接于所述测试片主体的两侧；

所述定位工装包括定位板和定位柱，所述定位柱固定安装于所述定位板上，所述加强片主体上开设有供定位柱穿过的定位孔。

进一步的，将两所述加强片主体对齐堆叠好并固定，对两所述加强片主体同时加工定位孔，在其中一所述加强片主体的一侧涂覆粘合剂并粘结于所述测试片主体的一侧，在另一所述加强片主体的一侧涂覆粘合剂并粘结于所述测试片主体的另一侧，将两同轴的定位孔套入定位柱内,使两所述加强片主体上的通槽相对于所述测试片主体的位置一致，将所述加强片主体和所述测试片主体与粘合剂进行固化形成整体。

进一步的，所述通槽的第一侧到所述加强片主体的第二侧之间的距离为1-2cm。

进一步的，所述测试片主体为由单轴布或多轴布铺层后加工形成的薄板结构。

进一步的，所述加强片主体为由多轴布铺层后通过真空灌注形成的薄板结构。

进一步的，多轴布为由0°和90°方向或±45°方向双轴向或0°方向、±45°方向三轴向排列编织而成。

进一步的，将每一层多轴布裁切成长方形，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，与树脂固化形成薄板，后加工通槽形成加强片主体。

进一步的，将每一层多轴布裁切成长方形，并在每一层多轴布对应位置裁切通槽，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，与树脂固化后形成加强片主体。

本发明具有以下有益效果：

将测试片主体和加强片主体单独加工后粘接成整体，将整体切割成多个测试样条，易于加工，降低了加工难度，有利于批量制样；与现有技术每一测试样条单独制样，然后对每一测试样条的测试区域进行加工的方式相比，本发明通过通槽的设置对测试样条的测试区域进行了预留，无需对测试样条的测试区域进行后期加工，能够精确地做到取两层铺层进行测试，用上述加工方法不仅易于测试样条加工且能够显著提高测试样条的加工精度。

附图说明

图1是背景技术中用于体现测试样条的结构示意图；

图2是本实施例中用于体现测试片主体与加强片主体之间的连接关系示意图；

图3是本实施例中用于体现测试样条的结构示意图；

图4是本实施例中用于体现测试片的结构示意图。

图中，01、测试样条；011、测试部分；012、夹持部分；1、测试样条；11、测试片；111、测试区域；112、加强区域；12、加强片；2、测试片主体；3、加强片主体；3a、第二侧；31、通槽；31a、第一侧；311、曲面；32、定位孔；4、定位工装；41、定位板；42、定位柱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

一种复合材料测试样条的加工方法，如图2至图4所示，包括以下步骤：

S1：织物铺层后加工形成硬质的测试片主体2，织物铺层后加工形成硬质的加强片主体3；

S2：在加强片主体3上开设供测试样条1的测试区域111暴露的通槽31；

S3：将加强片主体3粘接于测试片主体2的两侧形成整体，并使两侧加强片主体3的通槽31对齐；

S4：将整体沿着与通槽31宽度平行的方向裁切成多个测试样条1。其中，测试样条1包括测试片11和加强片12组成，测试片11的中部为测试区域111，两端为加强区域112，加强片12设于测试片11顶面和底面的加强区域112内。

将测试片主体2和加强片主体3单独加工后粘接成整体，将整体切割成多个测试样条1，易于加工，降低了加工难度，有利于批量制样；与现有技术每一测试样条1单独制样，然后对每一测试样条1的测试区域111进行加工的方式相比，本发明通过通槽31的设置对测试样条1的测试区域111进行了预留，无需对测试样条1的测试区域111进行后期加工，能够精确测试层数，上述加工方法不仅简单可批量操作，且能够显著提高测试样条1的加工精度。

作为本实施例的优选，在S2后增设有R1,R1：沿通槽31长度方向的两侧加工有曲面311，曲面的形状根据不同测试的要求可设计，曲面311的切线与测试区域111相连结。通过曲面311的设置，在加强片主体3和测试片主体2粘接切割成单个测试样条1后，单个测试样条1的测试区域111的应力能够均匀传递至测试样条1的两端，降低了测试片11和加强片12连接处发生剪切力突变导致裂纹产生的几率。

作为本实施例的优选，测试片主体2为由单轴布或多轴布铺层后通过真空灌注形成的薄板结构。

作为本实施例的优选，加强片主体3为由多轴布铺层后通过真空灌注形成的薄板结构。其中，多轴布为由0°和90°方向或±45°方向双轴向或0°方向、±45°方向三轴向排列编织而成。这里，加强片主体3也可以采用市售的电子纱，但是双轴布和三轴布能够为测试样条1提供较大的剪切力，尤其在对测试样条1进行疲劳测试时，多轴布制成的加强片12与测试片11的连接处连接更加稳固，在测试过程中连接处不易发生开裂，进一步提高了测试样条1后续数据的准确性。

对加强片主体3的加工也可以通过树脂传递模塑成型或预浸料采用湿法模压等其他工艺实现。

对于加强片主体3的加工，本实施例提供以下两种方式：

第一，先成型后加工通槽31的方式：将每一层多轴布裁切成长方形，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，将预制件置于真空袋并抽真空，利用真空将树脂吸入预制件中，固化后加工通槽31形成加强片主体3。这种方式对于前期铺层所要求的精度相对较低，其在铺层时操作相对简单，但是需要后续的切割形成通槽31以及对通槽31长度方向的两侧进行铣加工形成曲面311。

第二，先加工通槽31后成型的方式：将每一层多轴布裁切成长方形，并将每一层多轴布对应位置裁切通槽31，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，将预制件置于真空袋并抽真空，利用真空将树脂吸入预制件中，固化后形成加强片主体3。由于通槽31长度方向两侧的曲面311设置，提高了对每一层多轴布上通槽31尺寸的要求，每一层多轴布上的通槽31尺寸应预先计算，铺层位置也需要精确控制，以形成成型良好的曲面311，这种方式的优点在于无需后续对加强片主体3的通槽31进行加工，固化成型后即可获得带有通槽31、曲面311的加强片主体3，另外，由于无需后续切割，因此，多轴布层间的结合性比较好。

作为本实施例的优选，加强片主体3通过定位工装4粘接于测试片主体2的两侧；定位工装4包括定位板41和定位柱42，定位柱42固定安装于定位板41上，加强片主体3上开设有供定位柱42穿过的定位孔32，本实施例中定位孔32可设于加强片主体3的四个角点处，定位孔32可套设于定位柱42上，并通过在定位柱42上的螺纹连接锁紧螺栓进行固定。由于在加强片主体3与测试片主体2进行粘接时，加强片主体3上通槽31与测试片主体2的相对位置不能保持一致，会导致测试片11和加强片12的连接处受力不均匀，定位工装4能够解决测试片11两侧测试区域111不一致的问题，通过每一加强片主体3定位孔32的设置，保证两通槽31的位置一致，从而保证测试片11的测试区域111的一致性，使测试片11和加强片12的连接处受力均匀，从而降低连接处一侧先开裂的几率。

作为本实施例的优选，将两加强片主体3对齐堆叠好并固定，对两加强片主体3同时加工通槽31和定位孔32，在其中一加强片主体3的一侧涂覆粘合剂并粘结于测试片主体2的一侧，在另一加强片主体3的一侧涂覆粘合剂并粘结于测试片主体2的另一侧，将两同轴的定位孔32套入定位柱42内,使两加强片主体3上的通槽31相对于测试片主体2的位置一致，对加强片主体3和测试片主体2进行固化形成整体。

作为本实施例的优选，通槽31的第一侧31a到加强片主体3的第二侧3a之间的距离为1-2cm。当两者之间的距离大于2cm，则会造成加强片主体3的材料浪费，提高制样成本；当两者之间的距离小于1cm，则在通槽31加工时，加强片主体3可能会发生一定的变形，不利于后期加强片主体3与测试片主体2的粘结；当两者之间的距离为1cm-2cm时，既能够节约加强片主体3的材料，控制制样成本，且在通槽31加工时，加强片主体3不易发生变形，利于后续加强片主体3与测试片主体2的贴合，保证两者之间的连接牢固度。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：织物铺层后加工形成硬质的测试片主体(2)，织物铺层后加工形成硬质的加强片主体(3)；

S2：在所述加强片主体(3)上开设供测试样条(1)的测试区域(111)暴露的通槽(31)；

S3：将所述加强片主体(3)粘接于所述测试片主体(2)的两侧形成整体，并使两侧所述加强片主体(3)的通槽(31)对齐；

S4：将整体沿着与所述通槽(31)宽度平行的方向裁切成多个测试样条(1)；

在S2后增设有R1，

R1：沿所述通槽(31)长度方向的两侧加工有形状可设计的曲面(311)，所述曲面(311)的切线与测试区域(111)相连结；

所述加强片主体(3)通过定位工装(4)粘接于所述测试片主体(2)的两侧；

所述定位工装(4)包括定位板(41)和定位柱(42)，所述定位柱(42)固定安装于所述定位板(41)上，所述加强片主体(3)上开设有供定位柱(42)穿过的定位孔(32)；

将两所述加强片主体(3)对齐堆叠好并固定，对两所述加强片主体(3)同时加工通槽(31)和定位孔(32)，在其中一所述加强片主体(3)的一侧涂覆粘合剂并粘结于所述测试片主体(2)的一侧，在另一所述加强片主体(3)的一侧涂覆粘合剂并粘结于所述测试片主体(2)的另一侧，将两同轴的定位孔(32)套入定位柱(42)内，使两所述加强片主体(3)上的通槽(31)相对于所述测试片主体(2)的位置一致，将所述加强片主体(3)和所述测试片主体(2)与粘合剂进行固化形成整体。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，所述通槽(31)的第一侧到所述加强片主体(3)的第二侧之间的距离为1-2cm。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，所述测试片主体(2)为由单轴布或多轴布铺层后加工形成的薄板结构。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，所述加强片主体(3)为由多轴布铺层后加工形成的薄板结构。

5.根据权利要求4所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，多轴布为由0°和90°方向或±45°方向双轴向或0°方向、±45°方向三轴向排列编织而成。

6.根据权利要求4所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，将每一层多轴布裁切成长方形，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，与树脂固化形成薄板，后加工通槽(31)形成加强片主体(3)。

7.根据权利要求4所述的一种复合材料测试样条的加工方法，其特征在于，将每一层多轴布裁切成长方形，并在每一层多轴布对应位置裁切通槽(31)，多层多轴布依次进行铺层形成预制件，与树脂固化后形成加强片主体(3)。

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