CN111855396A - 一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具,由圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶组成；其中，圆柱接头和材料试验机通过销钉连接；圆柱接头下部开有T型槽用于安装T型接头，T型槽的壁面贴有绝热橡胶，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，同时可起到绝缘作用。T型接头用于与定位瓦片配合，定位瓦片为半圆台结构，外锥面与T型接头下部的内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合；夹具用于测试材料的抗拉强度。该拉伸试验夹具结构简单，安装、拆卸便捷，能将试样准确安装到位，提高安装时试样轴线与夹具轴线的同轴度，提高测量的准确性。夹具通用性强，可适用于其它复合材料的超高温拉伸试验。

Description

一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具
技术领域
本发明涉及用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，具体地说，涉及一种用于轴棒编织碳碳复合材料的、测试抗拉强度的超高温拉伸试验夹具，属于固体火箭发动机设计及拉伸试验设备技术领域。
背景技术
现有技术中，固体火箭发动机喉衬、扩张段等关键热结构部件在工作时温度高达2200℃以上，所用材料为碳碳复合材料，对其在2200℃上的抗拉强度的测量是一项关键的试验技术，在固体火箭发动机设计中起着重要作用。
中国发明专利CN104931342A公布了“一种多功能高温拉伸夹具”，该高温拉伸夹具对试样的安装不具有定位功能，无法保证试样的轴线与夹具的同轴度，会在试样上产生一个附加弯矩，影响试验结果，而且试样在加持槽6和引槽7的拐角处接触产生应力集中，试验时会在试样的加持段和试验段的倒角处发生破坏，使得试验结果无效。
发明专利CN209979394U公开了“一种陶瓷基复合材料超高温拉伸组合夹具”，该超高温拉伸组合夹具其试样在安装后无法保证与夹具的同轴度，这样会在试样上产生一个附加弯矩，影响试验结果，且试样为厚度较薄的板件，对安装后同轴的定位要求更高，再者其夹具只能用于板件，而轴棒编织碳/碳复合材料由于其结构的特殊性只能加工成圆柱型试样进行试验。
在发明专利CN107894365A提出的“一种测试导体材料超高温拉伸性能的夹具及夹持方法”，该夹具及夹持方法采用冷却系统，增加了夹具的复杂性，试样的安装较为复杂且定位效果不好，需要衬垫石墨纸来对中定位，而石墨纸的强度较低，仅为4Mpa左右，在试验时容易发生损坏，一方面会失去对中定位作用，另一方面会导致试样的加持段受热不均、增加热应力而损坏。
为此，需要研制一种用于轴棒编织碳碳复合材料的、测试抗拉强度的超高温拉伸试验夹具，避免轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验在现有技术上的缺失和局限，为超高温拉伸试验的开展提供了保证。
发明内容
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具；该夹具用于测试材料的抗拉强度，结构简单、加工方便，安装、拆卸便捷，能将试样准确安装到位，提高安装时试样轴线与夹具轴线的同轴度，提高测量的准确性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶，所述圆柱接头的上部设有圆通孔，圆柱接头和材料试验机通过销钉连接，圆柱接头下部开有T型凹槽用于安装T型接头，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，保护圆柱接头，并且可起到绝缘作用；T型接头与圆柱接头的T型凹槽相吻合；
所述T型接头上部与下部为一体结构，T型接头上部为长方体，长方体中间部位开有圆形通孔，T型接头下部为圆柱体，圆柱体内部设有圆台形通孔，且T型接头上部与下部通孔中心位于T型接头中轴线上，T型接头用于与定位瓦片配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，可使试样从中通过；
所述定位瓦片为半圆台弧形结构，其锥度为5°，外锥面与T型接头下部的圆台孔内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合。
所述定位瓦片的材料为高强石墨T705。
所述绝热橡胶的材料为硅橡胶，橡胶层厚度为5mm。
所述圆柱接头和T型接头的轴线同轴。
有益效果
本发明提出的一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，由圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶组成；其中，圆柱接头用于和材料试验机连接，圆柱接头下部有T型槽安装T型接头，圆柱接头T型槽的壁面贴有绝热橡胶，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，同时可起到绝缘作用。T型接头和圆柱接头与定位瓦片配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，可以使得试样从中通过。定位瓦片为半圆台结构，外锥面与T型接头下部的内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合。
本发明夹具结构简单，加工方便，安装、拆卸便捷，能将试样准确安装到位，提高安装时试样轴线与夹具轴线的同轴度，提高测量的准确性，同时工装具有绝缘和隔热的特点，能够保护操作人员和试验仪器。
本发明夹具通用性强，其仅改变定位瓦片的结构尺寸即可对不同尺寸的测试试样进行试验，还可适用于其它复合材料的超高温拉伸试验。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具作进一步详细说明。
图1为本发明拉伸试验夹具的圆柱接头示意图。
图2为本发明拉伸试验夹具的T型接头结构图。
(a)T型接头轴测图 (b)T型接头轴测图。
图3为本发明拉伸试验夹具的定位瓦片结构图。
图4为本发明用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具示意图；
(a)夹具安装示意图 (b)夹具安装剖视图 (c)夹具安装轴测图。
图中
1.圆柱接头 2.T型接头 3.定位瓦片 4.绝热橡胶 5.试样
具体实施方式
本实施例是一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具。
参阅图1～图4，本实施例用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，由两个圆柱接头1、两个T型接头2、四个定位瓦片3、绝热橡胶4组成；其中，在圆柱接头1的上部开有圆柱通孔，通过销钉和材料试验机连接；圆柱接头1下部设有T型槽，用于安装T型接头2，T型槽的凹槽深度为设定值，T型槽的后视面为定位面，当T型接头2安装到位后，其与T型槽的背面贴合，并保证圆柱接头1和T型接头2的轴线同轴。在T型槽的壁面贴有绝热橡胶4，绝热橡胶4的材料为硅橡胶，厚度为5mm，绝热橡胶4用于防止加热时试样产生的热量由T型接头2传递给圆柱接头1，防止圆柱接头1高温失效，其还具有绝缘作用，当试样的加热方式为通电加热时，能防止过大的电流对试验仪器造成损坏。圆柱接头1的材料为耐热合金。
本实施例中，T型接头2上部与下部组合为一体结构，T型接头2上部为长方体，长方体中间部位开有圆形通孔，T型接头2下部为圆柱体，圆柱体内部设有圆台形通孔，且T型接头2上部与下部通孔中心位于T型接头中轴线上，T型接头2用于与定位瓦片3配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，可以使得定位瓦片3从中穿过。T型接头2的下部圆柱体内部有圆台型通孔，其侧面锥面的锥度为5°，用于与定位瓦片3配合。T型接头2的材料为高强石墨T705。
定位瓦片3为半圆台结构，其锥度为5°，外锥面与T型接头下部的圆台孔内锥面配合，内侧面与试样加持段的外锥面配合；定位瓦片3的材料为高强石墨T705。
操作方式
将两个圆柱接头1分别固定在材料试验机上的两端，并调节两个圆柱接头1之间的距离。将试样5从T型接头2的下部插入，插入后将一对定位瓦片3从T型接头2的上部插入，并安装在试样5的外锥面上，然后再沿试样5插入的反方向将其拉回，这样即可将一对定位瓦片3和试样5的一端固定在一个T型接头2上，同时将试样5的另一端按照上述方法固定在另一个T型接头2上，然后将安装好试样5的两个T型接头2缓慢推入圆柱接头1的T型槽中，直到T型接头2的侧面与T型槽的背面贴合，在此过程中两个圆柱接头1的距离应使得试样5不受拉力。再缓慢调节试验机两端的距离，并轻微晃动试样5，使得试验机上显示有10N的拉力；依靠定位瓦片3与试样5、T型接头2的锥面配合的定位作用即可保证试样5与夹具同轴，此时试样5安装到位。

Claims (4)

1.一种用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，其特征在于:包括圆柱接头、T型接头、定位瓦片、绝热橡胶，所述圆柱接头的上部设有圆通孔，圆柱接头和材料试验机通过销钉连接，圆柱接头下部开有T型凹槽用于安装T型接头，T型凹槽的壁面贴有绝热橡胶，用于防护试样加热时由T型接头传递的热量，保护圆柱接头，并且可起到绝缘作用；T型接头与圆柱接头的T型凹槽相吻合；
所述T型接头上部与下部为一体结构，T型接头上部为长方体，长方体中间部位开有圆形通孔，T型接头下部为圆柱体，圆柱体内部设有圆台形通孔，且T型接头上部与下部通孔中心位于T型接头中轴线上，T型接头用于与定位瓦片配合，其最小截面处的直径大于试样的最大直径，可使试样从中通过；
所述定位瓦片为半圆台弧形结构，其锥度为5°，外锥面与T型接头下部的圆台孔内锥面配合，内侧面与试样夹持段的外锥面配合。
2.根据权利要求1所述的用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，其特征在于:所述定位瓦片的材料为高强石墨T705。
3.根据权利要求1所述的用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，其特征在于:所述绝热橡胶的材料为硅橡胶，橡胶层厚度为5mm。
4.根据权利要求1所述的用于轴棒编织碳碳复合材料超高温拉伸试验夹具，其特征在于:所述圆柱接头与T型接头的轴线同轴。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112611635A (zh) * 2020-11-09 2021-04-06 西北工业大学 一种混凝土单轴拉伸试验夹具及试验方法
CN114002056A (zh) * 2021-11-10 2022-02-01 广东粤海珠三角供水有限公司 可共轴调节的材料试验连接装置

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