CN112525724A - 一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置 - Google Patents

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Abstract

一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，属于材料力学性能测试技术领域。本发明解决了现有技术中缺乏对于复合材料扭曲异形结构悬臂梁的力学测试装置的问题。所述夹持组件包括上下布置的仿形压块及仿形底座，其中仿形底座的上端加工有凹槽，仿形压块的底端加工有凸台，所述凹槽与所述凸台间隙配合且扭曲试样件的一端部穿装在凸台与凹槽之间，所述凸台的下表面与扭曲试样件的上表面随形设置，所述凹槽的底面与扭曲试样件的下表面随形设置，扭曲试样件的另一端部位于加载组件的下方，且加载组件的底端面与扭曲试样件的上表面随形设置。

Description

一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置
技术领域
本发明涉及一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，属于材料力学性能测试技术领域。
背景技术
扭转结构作为关键部件广泛应用于各种工程结构中，如涡轮叶片、直升机和飞机发动机风扇叶片。而复合材料具有高比刚度和高比刚度，且具有灵活的可设计性，因此复合材料风扇叶片在航空发动机中起着重要作用，其力学性能研究一度成为学术界和工程界的研究热点和难点。由于叶片结构在发动机内主要承受悬臂载荷，因此有必要研究这种编织复合材料扭曲异形结构在悬臂载荷下的力学行为。对于规则平板结构悬臂梁实验已有相关标准，且有大量相关研究。然而对于编织复合材料扭曲结构，其表面呈曲面形态，目前尚无相关标准。
编织复合材料扭曲结构由于形态变异，导致内部纱线几何形态、力学性能发生变化，如果采用传统的规则平板结构实验探究编织复合材料扭曲结构的力学行为，显然缺乏真实物理意义。因此需要有效设计这类异形结构的测试夹具，用于获取编织复合材料扭曲结构在外部载荷下的力学响应。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中缺乏对于复合材料扭曲异形结构悬臂梁的力学测试装置的问题，进而提供了一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，它包括材料试验机、安装在材料试验机上的夹持组件与加载组件，
所述夹持组件包括上下布置的仿形压块及仿形底座，其中仿形底座的上端加工有凹槽，仿形压块的底端加工有凸台，所述凹槽与所述凸台间隙配合且扭曲试样件的一端部穿装在凸台与凹槽之间，所述凸台的下表面与扭曲试样件的上表面随形设置，所述凹槽的底面与扭曲试样件的下表面随形设置，扭曲试样件的另一端部位于加载组件的下方，且加载组件的底端面与扭曲试样件的上表面随形设置。
进一步地，扭曲试样件的两侧壁与凹槽之间均设置有侧向压块。
进一步地，仿形底座的上部两侧对称布置有若干侧顶螺钉，通过所述侧顶螺钉顶紧侧向压块。
进一步地，所述夹持组件与材料试验机之间设置有固定底座，其中仿形底座的底端与固定底座之间键联接，所述固定底座通过螺栓固装在材料试验机上。
进一步地，材料试验机上还安装有竖直约束架，且所述竖直约束架布置在夹持组件与加载组件之间，通过竖直约束架限制扭曲试样件在水平方向上的摆动。
进一步地，所述竖直约束架包括固装在材料试验机上的安装底座及固装在安装底座上的两个限位板，其中两个限位板相互平行且均竖直布置，扭曲试样件位于两个限位板之间。
进一步地，仿形压块与仿形底座之间通过若干压紧螺钉固接。
进一步地，侧向压块与扭曲试样件的侧面之间存在1mm间隙。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
通过本申请的测试装置进行测试时，通过设计不同角度的扭曲试样件以及与扭曲试样件表面匹配的夹持组件，实现对扭曲试样件的弯曲性能测试。
通过将仿形压块的下表面、仿形底座的底面及加载组件的底端面与扭曲试样件之间的随形设计，实现夹持组件及加载组件与扭曲试样件之间的完好贴合。避免了现有技术中采用规则块体结构进行夹持及加载带来的误差，从而能够辅助材料试验机有效进行扭曲结构的悬臂梁实验，捕捉结构的力学响应。
附图说明
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为扭曲试样件的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～2说明本实施方式，一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，它包括材料试验机、安装在材料试验机上的夹持组件1与加载组件2，
所述夹持组件1包括上下布置的仿形压块11及仿形底座12，其中仿形底座12的上端加工有凹槽，仿形压块11的底端加工有凸台，所述凹槽与所述凸台间隙配合且扭曲试样件100的一端部穿装在凸台与凹槽之间，所述凸台的下表面与扭曲试样件100的上表面随形设置，所述凹槽的底面与扭曲试样件100的下表面随形设置，扭曲试样件100的另一端部位于加载组件2的下方，且加载组件2的底端面与扭曲试样件100的上表面随形设置。
所述材料试验机为现有设备，例如Zwick/Roell Z050万能材料试验机。夹持组件1的底端及加载组件2的顶端分别固装在材料试验机上。加载组件2的设计参照《ASTM D 747-悬臂梁》规定的要求设计。
通过调节扭曲试样件100被夹持组件1夹持的长度，调节悬臂端的约束位置。
加载组件2的底端面与扭曲试样件100的上表面随形设置，确保试样件在加载过程中，受均匀向下的压力。
通过本申请的测试装置进行测试时，通过设计不同角度的扭曲试样件100以及与扭曲试样件100表面匹配的夹持组件1，实现对扭曲试样件100的弯曲性能测试。
通过将仿形压块11的下表面、仿形底座12的底面及加载组件2的底端面与扭曲试样件100之间的随形设计，实现夹持组件1及加载组件2与扭曲试样件100之间的完好贴合。避免了现有技术中采用规则块体结构进行夹持及加载带来的误差，从而能够辅助材料试验机有效进行扭曲结构的悬臂梁实验，捕捉结构的力学响应。
连接应变采集仪器，控制加载速率，进行扭曲结构悬臂梁实验，同时采集应变信息以及载荷-位移曲线，确定结构刚度及强度。
扭曲试样件100的两侧壁与凹槽之间均设置有侧向压块13。如此设计，考虑了试样宽度误差，通过更换不同厚度的侧向压块13，以满足不同宽度试样件的有效夹持。
仿形底座12的上部两侧对称布置有若干侧顶螺钉14，通过所述侧顶螺钉14顶紧侧向压块13。
所述夹持组件1与材料试验机之间设置有固定底座3，其中仿形底座12的底端与固定底座3之间键联接，所述固定底座3通过螺栓固装在材料试验机上。如此设计，仿形底座12的底端一体加工有导向键，固定底座3的顶端加工有与导向键配合的导向槽，进而实现对夹持组件1的快速限位。另外，通过键联接，能够实现夹持组件1的快速更换，以实现对尺寸或形状不同的异形试样件的夹持。通过螺栓连接固定底座3与材料试验机，便于拆装。固定底座3的高度优选为240mm。
材料试验机上还安装有竖直约束架，且所述竖直约束架布置在夹持组件1与加载组件2之间，通过竖直约束架限制扭曲试样件100在水平方向上的摆动。如此设计，在加载组件2加载时，通过竖直约束架限制扭曲试样件100只能沿竖直方向发生弯曲变化，防止试样件在加载过程中发生任意变形，进而减小对实验效果的影响。在测试过程中，还可利用竖直约束架，探究试样件的偏移量对复合材料最终力学响应的影响。
所述竖直约束架包括固装在材料试验机上的安装底座5及固装在安装底座5上的两个限位板6，其中两个限位板6相互平行且均竖直布置，扭曲试样件100位于两个限位板6之间。如此设计，使限位结构更简单。
仿形压块11与仿形底座12之间通过若干压紧螺钉15固接。压紧螺钉15的数量优选为对称布置的六个。通过6个M12的螺栓，可以提供12吨以上的锁紧力。仿形压块11与仿形底座12之间通过压紧螺钉15固接前，还可通过两个导向销钉16进行初步限位。
侧向压块13与扭曲试样件100的侧面之间存在1mm间隙。作为设计冗余。

Claims (8)

1.一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，它包括材料试验机、安装在材料试验机上的夹持组件(1)与加载组件(2)，其特征在于：所述夹持组件(1)包括上下布置的仿形压块(11)及仿形底座(12)，其中仿形底座(12)的上端加工有凹槽，仿形压块(11)的底端加工有凸台，所述凹槽与所述凸台间隙配合且扭曲试样件(100)的一端部穿装在凸台与凹槽之间，所述凸台的下表面与扭曲试样件(100)的上表面随形设置，所述凹槽的底面与扭曲试样件(100)的下表面随形设置，扭曲试样件(100)的另一端部位于加载组件(2)的下方，且加载组件(2)的底端面与扭曲试样件(100)的上表面随形设置。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：扭曲试样件(100)的两侧壁与凹槽之间均设置有侧向压块(13)。
3.根据权利要求2所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：仿形底座(12)的上部两侧对称布置有若干侧顶螺钉(14)，通过所述侧顶螺钉(14)顶紧侧向压块(13)。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：所述夹持组件(1)与材料试验机之间设置有固定底座(3)，其中仿形底座(12)的底端与固定底座(3)之间键联接，所述固定底座(3)通过螺栓固装在材料试验机上。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：材料试验机上还安装有竖直约束架，且所述竖直约束架布置在夹持组件(1)与加载组件(2)之间，通过竖直约束架限制扭曲试样件(100)在水平方向上的摆动。
6.根据权利要求5所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：所述竖直约束架包括固装在材料试验机上的安装底座(5)及固装在安装底座(5)上的两个限位板(6)，其中两个限位板(6)相互平行且均竖直布置，扭曲试样件(100)位于两个限位板(6)之间。
7.根据权利要求1所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：仿形压块(11)与仿形底座(12)之间通过若干压紧螺钉(15)固接。
8.根据权利要求2或3所述的一种复合材料扭曲异形结构悬臂梁测试装置，其特征在于：侧向压块(13)与扭曲试样件(100)的侧面之间存在1mm间隙。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113408169A (zh) * 2021-06-21 2021-09-17 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种高温热失配条件下陶瓷基复合材料与高温合金机械连接结构极限失效载荷的设计方法
CN114112656A (zh) * 2021-10-21 2022-03-01 上海机电工程研究所 点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置
CN114184494A (zh) * 2021-11-15 2022-03-15 山东省复材成型技术与装备研究院 一种碳纤维缠绕悬臂梁的弯曲测试工装
CN115950765A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种gis盆式绝缘子环氧部件剪应力强度检测系统及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105319127A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 河南科技大学 一种拉伸试验机用悬臂梁弯曲试验卡具及试验方法
CN105890981A (zh) * 2016-06-23 2016-08-24 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种针对透明材料的悬臂梁试验装置
CN205580873U (zh) * 2016-04-22 2016-09-14 广东广山新材料有限公司 一种用于环氧树脂的弯曲测试夹具装置
CN207163821U (zh) * 2017-08-18 2018-03-30 东风李尔汽车座椅有限公司 金属材料性能验证装置
CN207717311U (zh) * 2017-12-01 2018-08-10 中国直升机设计研究所 一种直升机桨叶扭转刚度测量装置
CN109738141A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 北京航天飞腾装备技术有限责任公司 一种测量大展弦比翼面静刚度的装置和方法
CN210863394U (zh) * 2019-10-31 2020-06-26 昆山中准精密塑胶有限公司 一种塑胶拉力测试装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105319127A (zh) * 2015-12-04 2016-02-10 河南科技大学 一种拉伸试验机用悬臂梁弯曲试验卡具及试验方法
CN205580873U (zh) * 2016-04-22 2016-09-14 广东广山新材料有限公司 一种用于环氧树脂的弯曲测试夹具装置
CN105890981A (zh) * 2016-06-23 2016-08-24 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 一种针对透明材料的悬臂梁试验装置
CN207163821U (zh) * 2017-08-18 2018-03-30 东风李尔汽车座椅有限公司 金属材料性能验证装置
CN207717311U (zh) * 2017-12-01 2018-08-10 中国直升机设计研究所 一种直升机桨叶扭转刚度测量装置
CN109738141A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 北京航天飞腾装备技术有限责任公司 一种测量大展弦比翼面静刚度的装置和方法
CN210863394U (zh) * 2019-10-31 2020-06-26 昆山中准精密塑胶有限公司 一种塑胶拉力测试装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113408169A (zh) * 2021-06-21 2021-09-17 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所 一种高温热失配条件下陶瓷基复合材料与高温合金机械连接结构极限失效载荷的设计方法
CN114112656A (zh) * 2021-10-21 2022-03-01 上海机电工程研究所 点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置
CN114112656B (zh) * 2021-10-21 2023-12-15 上海机电工程研究所 点阵夹层材料等效弹性模量试验分析系统及方法和装置
CN114184494A (zh) * 2021-11-15 2022-03-15 山东省复材成型技术与装备研究院 一种碳纤维缠绕悬臂梁的弯曲测试工装
CN115950765A (zh) * 2023-03-10 2023-04-11 国网山西省电力公司电力科学研究院 一种gis盆式绝缘子环氧部件剪应力强度检测系统及方法

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