CN112658378A - 材料剪切夹具及材料剪切系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种材料剪切夹具及材料剪切系统，涉及材料性能检测技术领域。该剪切夹具包括底座、固定组件、导向装置和剪切板，其中：底座，具有滑槽；固定组件，与底座固定连接，且具有向远离底座的方向延伸的固定板；导向装置，一端与滑槽滑动配合，另一端向远离底座的一侧延伸，导向装置能沿滑槽向靠近固定板的一侧滑动；剪切板，可滑动地嵌设于导向装置内，并与剪切材料固定连接，导向装置具有露出剪切材料的开口，通过滑动导向装置能将剪切材料夹持于剪切板与固定板之间。本公开的材料剪切夹具可避免产生其他方向的分力，保证加载效果。

Description

材料剪切夹具及材料剪切系统

技术领域

本公开涉及材料性能检测技术领域，具体而言，涉及一种材料剪切夹具及材料剪切系统。

背景技术

点阵材料在冲击载荷作用下，在结构内部会产生加大塑性变形并转化为热能，从而吸掉大部分冲击能量，对其防护的结构有明显有效的保障；轻质点阵材料在强迫对流下是优良的传热介质，可作为承受高密度热流的结构，通过合理设计可实现传热和承重双重功能，此外电磁波在多孔点阵材料的空隙界面上会产生反射和散射，因此有电磁波屏蔽隐身能力；点阵材料固有的多孔和周期性特征使其具有良好的吸声性能。点阵材料因具有以上优点而被广泛应用于飞机机身的非承力部件中，其性能的好坏直接影响着飞行员以及人民群众的人身安全，因此，在将点阵材料应用于实际生产之前对其基本性能做检测尤为重要。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种材料剪切夹具及材料剪切系统，可避免产生其他方向的分力，保证加载效果。

根据本公开的一个方面，提供一种材料剪切夹具，用于对剪切材料进行剪切试验，所述材料剪切夹具包括：

底座，具有滑槽；

固定组件，与所述底座固定连接，且具有向远离所述底座的方向延伸的固定板；

导向装置，一端与所述滑槽滑动配合，另一端向远离所述底座的一侧延伸，所述导向装置能沿所述滑槽向靠近所述固定板的一侧滑动；

剪切板，可滑动地嵌设于所述导向装置内，并与所述剪切材料固定连接，所述导向装置具有露出所述剪切材料的开口，通过滑动所述导向装置能将所述剪切材料夹持于所述剪切板与所述固定板之间。

在本公开的一种示例性实施例中，所述导向装置包括：

连接部，与所述滑槽滑动配合；

第一导向部，与所述连接部连接，并向远离所述连接部的方向延伸；

第二导向部，与所述第一导向部相对设置，且与所述第一导向部间具有供所述剪切板通过的间隙，所述剪切板能沿所述第一导向部和所述第二导向部的延伸方向往复滑动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一导向部具有沿其延伸方向贯通的第一凹部，所述第二导向部具有沿其延伸方向贯通的第二凹部，所述第一凹部的开口与所述第二凹部的开口正对设置；所述剪切板的两侧均设有滑轮，所述滑轮嵌设于所述第一凹部和所述第二凹部内，并能沿所述第一凹部和所述第二凹部的延伸方向往复滑动。

在本公开的一种示例性实施例中，所述连接部、所述第一导向部及所述第二导向部呈一体式结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述滑槽为T型槽。

在本公开的一种示例性实施例中，所述连接部远离所述第一导向部和所述第二导向部的一侧具有凸起，所述凸起两侧分别设有滚轮，所述滚轮卡设于所述T型槽内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述固定组件包括：

基座，与所述底座可拆卸连接，所述固定板固定连接于所述基座远离所述底座的一侧，并与所述基座垂直分布；

肋板，固定于所述固定板远离所述剪切板的一侧，用于支撑所述固定板。

在本公开的一种示例性实施例中，所述滑槽两侧分别设有固定孔，所述基座上设有多个安装孔，所述安装孔与所述固定孔对应设置，所述材料剪切夹具还包括：

紧定件，依次穿过所述固定孔和所述安装孔，并与所述基座及所述底座通过螺纹连接。

在本公开的一种示例性实施例中，当所述剪切材料夹持于所述剪切板与所述固定板之间时，采用胶粘剂将所述剪切材料与所述剪切板及所述固定板粘接。

根据本公开的一个方面，提供一种材料剪切系统，包括上述任意一项所述的材料剪切夹具，以及

加载装置，与所述剪切板连接，用于控制所述剪切板按照预设速度移动；

测试组件，用于检测所述剪切材料的剪切弹性模量、剪切强度及剪切应力。

本公开的材料剪切夹具及材料剪切系统，导向装置向靠近固定板的一侧滑动的过程中，可将剪切材料夹持于剪切板与固定板之间，通过滑动剪切板，可向剪切材料施加应力作用，从而对剪切材料进行剪切试验。在剪切过程中，一方面，剪切材料的剪切面与剪切板及固定板充分接触，在剪切过程中，剪切力可均匀的作用于剪切面，可防止剪切过程中剪切面因受力不均而弯曲。另一方面，由于剪切板可滑动地嵌设于导向装置内，在其沿同一方向滑动的过程中，可使加载力始终保持在同一方向上，避免产生其他方向的分力，保证加载效果。此外，在剪切材料随加载过程的持续而厚度减薄时，导向装置可持续向靠近固定板的一侧移动，始终将剪切材料夹持于剪切板与固定板之间，避免由于剪切材料厚度变化而在其他方向上偏移的现象。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施方式材料剪切夹具的结构示意图。

图2为本公开实施方式底座的示意图。

图3为本公开实施方式导向装置的示意图。

图4为本公开实施方式剪切板的示意图。

图5为本公开实施方式剪切材料的示意图。

图6为本公开实施方式剪切板与导向装置的装配示意图。

图中：1、底座；11、滑槽；12、固定孔；2、固定组件；21、固定板；22、基座；221、安装孔；23、肋板；3、导向装置；31、连接部；311、凸起；32、第一导向部；321、第一凹部；33、第二导向部；331、第二凹部；34、滚轮；4、剪切板；41、滑轮；5、剪切材料。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式提供了一种材料剪切夹具，可用于对剪切材料进行剪切试验，如图1所示，该材料剪切夹具可以包括底座1、固定组件2、导向装置3和剪切板4，其中：

底座1可具有滑槽11；

固定组件2可与底座1固定连接，且具有向远离底座1的方向延伸的固定板21；

导向装置3一端与滑槽11滑动配合，另一端向远离底座1的一侧延伸，导向装置3能沿滑槽11向靠近固定板21的一侧滑动；

剪切板4可滑动地嵌设于导向装置3内，并可与剪切材料固定连接，导向装置3具有露出剪切材料的开口，通过滑动导向装置3能将剪切材料夹持于剪切板4与固定板21之间。

本公开的材料剪切夹具，导向装置3向靠近固定板21的一侧滑动的过程中，可将剪切材料夹持于剪切板4与固定板21之间，通过滑动剪切板4，可向剪切材料施加应力作用，从而对剪切材料进行剪切试验。在剪切过程中，一方面，剪切材料的剪切面与剪切板4及固定板21充分接触，在剪切过程中，剪切力可均匀的作用于剪切面，可防止剪切过程中剪切面因受力不均而弯曲。另一方面，由于剪切板4可滑动地嵌设于导向装置3内，在其沿同一方向滑动的过程中，可使加载力始终保持在同一方向上，避免产生其他方向的分力，保证加载效果。此外，在剪切材料随加载过程的持续而厚度减薄时，导向装置3可持续向靠近固定板21的一侧移动，始终将剪切材料夹持于剪切板4与固定板21之间，避免由于剪切材料厚度变化而在其他方向上偏移的现象。

下面对本公开实施方式材料剪切夹具的各部分进行详细说明：

如图2所示，底座1可以呈板状或块状结构，例如，其为板状结构，其可以是矩形、圆形、椭圆形或其他形状，其材料可以是金属、合金或不锈钢等材料，当然，也可以是其他材料，在此不再一一列举。底座1上可具有承载面，该承载面可以是平面，也可以是曲面，当然，还可以是其他类型的承载面，在此不做特殊限定。在一种实施方式中，承载面可以是矩形，也可以是圆形，还可以是不规则图形，在此不做特殊限定。

承载面上可设有滑槽11，该滑槽11的延伸方向可与底座1的延伸方向相同，也可以是垂直于底座1延伸方向的方向，当然，还可以是其他方向，在此不做特殊限定。滑槽11可以是承载面上向内凹陷的槽状结构，其可以是T型槽，该T型槽可以至少一端为开放端。

为了便于将底座1与其他部件进行装配，可在底座1上设置固定孔12，该固定孔12可为圆形孔，其内部可设有螺纹，举例而言，其可为螺孔。固定孔12可以有多个，多个固定孔12可成对设置，并可分成两排，两排固定孔12可相对设置于滑槽11两侧。举例而言，固定孔12可为4个、8个、12个或16个，当然，也可以是其他数量，在此不做特殊限定。

如图1所示，固定组件2可与底座1固定连接，且可具有向远离底座1的方向延伸的固定板21。举例而言，固定组件2可与底座1可拆卸连接；在存储时，可将固定组件2与底座1拆开，分别存放，以减少存储空间。固定组件2可至少包括固定板21，可通过固定板21与其他部件进行配合，进而实现材料的剪切。

在一实施方式中，固定组件2还可以包括包括基座22和肋板23，其中：

基座22可呈板状，其可以是矩形板、圆形板或其他形状的板状结构，在此不做特殊限定。基座22可与底座1可拆卸连接，举例而言，可将基座22与底座1通过螺纹连接。具体而言，基座22上可设有多个安装孔221，多个安装孔221可成对设置，并可分成两排，两排安装孔221可相对设置。举例而言，安装孔221可为2个、4个、6个或8个，当然，也可以是其他数量，在此不做特殊限定。

安装孔221可为螺孔，并可与固定孔12对应设置，安装孔221的形状和孔径均可与固定孔12相同。本公开实施方式的材料剪切夹具还包括紧定件，紧定件可依次穿过安装孔221和固定孔12，并与基座22和底座1固定连接，避免材料剪切夹具在剪切过程中产生滑移。

紧定件可呈条状，其上可设有螺纹，并可与基座22和底座1通过螺纹连接，其材料可以是金属、合金或其他材料，只要是硬质结构即可。举例而言，紧定件可以是螺栓，当然，也可以是其他部件。

固定板21可固定连接于基座22远离底座1的一侧，并可与基座22垂直分布，可用于在材料剪切过程中与材料的剪切面的各部分充分贴合，防止剪切过程中剪切面各部分因受力不均而影响剪切效果。

肋板23可固定于固定板21远离剪切板4的一侧，并可与固定板21及基座22均固定连接，其可用于支撑固定板21，防止在材料剪切过程中固定板21受剪切应力作用而移动。肋板23可为一个，也可为多个，当其为多个时，多个肋板23可平行设置于固定板21远离剪切板4的一侧，以便加强对固定板21的支撑。

导向装置3可呈块状或板状结构，其一端可通过滑槽11与底座1滑动配合，并可沿滑槽11往复滑动，例如，其可沿滑槽11向远离或靠近固定板21的一侧滑动。导向装置3的另一端可向远离底座1的一侧延伸，举例而言，其可沿垂直于底座1的方向延伸。

在一实施方式中，如图3所示，导向装置3可包括连接部31、第一导向部32和第二导向部33，其中，连接部31可呈条状，其两端可分别与第一导向部32和第二导向部33连接，并可与滑槽11滑动配合，以带动第一导向部32和第二导向部33沿滑槽11往复移动。

第一导向部32可呈条状，其一端可与连接部31的一端部固定连接，另一端可向远离连接部31的方向延伸。第一导向部32可与连接部31固定连接，例如，可通过焊接或螺纹连接等方式将第一导向部32和连接部31固定连接，当然，也可通过其他方式将第一导向部32和连接部31固定连接，在此不做特殊限定。

第二导向部33也可呈条状，其可连接于连接部31远离第一导向部32的一端，并可与第一导向部32相对设置。举例而言，可通过焊接或螺纹连接等方式将第二导向部33和连接部31固定连接，当然，连接部31、第一导向部32及第二导向部33也可呈一体式结构，在此不做特殊限定。

第一导向部32可具有第一凹部321，第一凹部321可以是第一导向部32的表面向内凹陷形成的槽状结构，其开口可朝向第二导向部33，且第一凹部321可沿第一导向部32的延伸方向两端贯通。第二导向部33可具有第二凹部331，第二凹部331可以是第二导向部33的表面向内凹陷形成的槽状结构，其开口可朝向第一导向部32，并可与第一凹部321的开口正对设置，且第一凹部321可沿第二导向部33的延伸方向两端贯通。

第二导向部33可与第一导向部32位于连接部31的同一侧，且第二导向部33与第一导向部32间可具有供剪切板4通过的间隙，剪切板4能沿第一导向部32和第二导向部33的延伸方向往复滑动。

在一实施方式中，连接部31远离第一导向部32和第二导向部33的一侧可具有凸起311，该凸起311可呈块状，其宽度可略小于滑槽11开口的宽度，可将该凸起311深入至滑槽11内。凸起311两侧可分别设有滚轮34，滚轮34可卡设于T型槽内，从而可通过滚轮34带动第一导向部32及第二导向部33沿滑槽11往复滑动。需要说明的是，可从滑槽11的开放端将滚轮34装配至滑槽11内。

如图4及图5所示，剪切板4可为平板结构，可将剪切材料5粘接于剪切板4上，通过移动剪切板4可向剪切材料5施加剪切应力作用。剪切板4可嵌设于导向装置3内，并能沿导向装置3的延伸方向往复滑动。剪切材料5可为具有高孔隙率以及周期性结构的轻质多功能材料，举例而言，其可为金属点阵材料，可采用增材制造(即：3D打印)的方式制造而成。

如图6所示，剪切板4能够可滑动地嵌设于导向装置3内，并可与固定板21平行设置，可采用胶粘剂将剪切材料5粘贴于剪切板4靠近固定板21的一侧。同时，导向装置3可具有露出剪切材料5的开口，可通过滑动导向装置3能带动剪切板4向靠近固定板21的一侧移动，以将剪切材料5夹持于剪切板4与固定板21之间，且当剪切材料5夹持于剪切板4与固定板21之间时，可采用胶粘剂将剪切材料5与固定板21粘接。

举例而言，剪切板4的两侧均可设有滑轮41，每一侧的滑轮41可均为一个，也可均为多个，在此不做特殊限定。位于剪切板4两侧的滑轮41可分别嵌设于第一凹部321及第二凹部331内，且可沿第一凹部321及第二凹部331的延伸方向来回往复移动，从而带动剪切板4及粘接于剪切板4上的剪切材料5在导向装置3内往复滑动。

本公开实施方式还提供一种材料剪切系统，该材料剪切系统可包括上述任一实施方式中的材料剪切夹具，以及

加载装置，与剪切板4连接，可用于控制剪切板4按照预设速度移动；

测试组件，可用于检测剪切材料5的剪切弹性模量、剪切强度及剪切应力。

可通过加载装置带动剪切板4按照预设速度移动，以向剪切材料5施加剪切应力，举例而言，加载装置可以是电子万能机的加载端。预设速度可以是1mm/min、2mm/min、3mm/min或4mm/min，当然，也可以是其他速度，在此不再一一列举。同时，可通过测试组件实时测试剪切材料5的剪切弹性模量、剪切强度及剪切应力，为剪切材料5在实际中的应用提供数据支持。

此外，材料剪切夹具的具体结构以及有益效果可参考上述任一实施方式中的材料剪切夹具，在此不再详述。

下面对本公开实施方式的材料剪切系统的装配细节进行详细说明：

可使用AB胶将剪切材料5粘贴于剪切板4表面中线位置处，然后常温固化两天，以使剪切材料5与剪切板4充分粘接在一起。随后，可将滚轮34安装于连接部31远离第一导向部32和第二导向部33的一侧，从滑槽11的开放端将带有滚轮34的导向装置3装配至滑槽11内；再在剪切板4两侧安装滑轮41，并将带有滑轮41的剪切板4装配置第一凹部321及第二凹部331内，以保证剪切板4能沿第一凹部321和第二凹部331的延伸方向往复移动。最后将固定组件2安装到底座1上，并可通过螺栓将其与底座1紧固。可在剪切材料5远离剪切板4的一侧均匀涂抹AB胶，进而推动导向装置3沿滑槽11向靠近固定板21的一侧移动，以使固定板21与剪切材料5粘接在一起，随后可对组装后的装置进行常温固化，以使剪切材料5与固定板21充分粘接。在进行剪切实验的过程中，可将电子万能机加载端与剪切板4固定连接，通过电子万能机加载端向剪切板4施加2mm/min的速度进行剪切试验。同时，可通过测试组件实时测试剪切材料5的剪切弹性模量、剪切强度及剪切应力，为剪切材料5在实际中的应用提供数据支持。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种材料剪切夹具，用于对剪切材料进行剪切试验，其特征在于，所述材料剪切夹具包括：

底座，具有滑槽；

固定组件，与所述底座固定连接，且具有向远离所述底座的方向延伸的固定板；

导向装置，一端与所述滑槽滑动配合，另一端向远离所述底座的一侧延伸，所述导向装置能沿所述滑槽向靠近所述固定板的一侧滑动；

剪切板，可滑动地嵌设于所述导向装置内，并与所述剪切材料固定连接，所述导向装置具有露出所述剪切材料的开口，通过滑动所述导向装置能将所述剪切材料夹持于所述剪切板与所述固定板之间。

2.根据权利要求1所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述导向装置包括：

连接部，与所述滑槽滑动配合；

第一导向部，与所述连接部连接，并向远离所述连接部的方向延伸；

第二导向部，与所述第一导向部相对设置，且与所述第一导向部间具有供所述剪切板通过的间隙，所述剪切板能沿所述第一导向部和所述第二导向部的延伸方向往复滑动。

3.根据权利要求2所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述第一导向部具有沿其延伸方向贯通的第一凹部，所述第二导向部具有沿其延伸方向贯通的第二凹部，所述第一凹部的开口与所述第二凹部的开口正对设置；所述剪切板的两侧均设有滑轮，所述滑轮嵌设于所述第一凹部和所述第二凹部内，并能沿所述第一凹部和所述第二凹部的延伸方向往复滑动。

4.根据权利要求2或3所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述连接部、所述第一导向部及所述第二导向部呈一体式结构。

5.根据权利要求2所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述滑槽为T型槽。

6.根据权利要求5所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述连接部远离所述第一导向部和所述第二导向部的一侧具有凸起，所述凸起两侧分别设有滚轮，所述滚轮卡设于所述T型槽内。

7.根据权利要求1所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述固定组件包括：

基座，与所述底座可拆卸连接，所述固定板固定连接于所述基座远离所述底座的一侧，并与所述基座垂直分布；

肋板，固定于所述固定板远离所述剪切板的一侧，用于支撑所述固定板。

8.根据权利要求7所述的材料剪切夹具，其特征在于，所述滑槽两侧分别设有固定孔，所述基座上设有多个安装孔，所述安装孔与所述固定孔对应设置，所述材料剪切夹具还包括：

紧定件，依次穿过所述固定孔和所述安装孔，并与所述基座及所述底座通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的材料剪切夹具，其特征在于，当所述剪切材料夹持于所述剪切板与所述固定板之间时，采用胶粘剂将所述剪切材料与所述剪切板及所述固定板粘接。

10.一种材料剪切系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的材料剪切夹具，以及

加载装置，与所述剪切板连接，用于控制所述剪切板按照预设速度移动；

测试组件，用于检测所述剪切材料的剪切弹性模量、剪切强度及剪切应力。

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