CN114965025B - 一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具 - Google Patents

Abstract

一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，涉及压缩试验技术领域。为了解决现有的针对加筋薄板的试验夹具在进行单轴压缩试验过程中，试验件的加载端连接区域先发生屈曲破坏的现象，导致试验件的加强区域未进行承载结构已经发生屈曲的问题。本发明中的防屈曲板与试验件的接触面为面接触，试验件的两端连接区域在防屈曲板的夹持下不会先发生屈曲破坏的现象，可以将施加的载荷先通过薄板承载然后加筋部分承载，防屈曲板上的豁口可以限制试验件的竖向位移和侧向位移，试验件在受压缩载荷时不会产生偏心扭转，保证测量的准确性。本发明的试验夹具不损坏试验件，便于安全安装和试验现象观测，主要用于测试试验件在压缩试验中的压缩性能。

Description

一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具

技术领域

本发明涉及双层中空薄板结构压缩试验的技术领域，尤其涉及一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具。

背景技术

薄板结构由于自身超薄的结构特性和较高的比强度、比刚度，在航空领域的应用日渐广泛，但传统的薄板结构在受到轴压载荷下极易发生屈曲而破坏，而双层中空加筋薄板结构承受载荷的能力要远大于传统的薄板结构，因此近年来，双层中空加筋薄板结构因其较大的后屈曲承载能力备受关注。传统的试验夹具针对薄板类结构进行载荷试验时，试验结果精度较低，因此需要针对薄板类结构设计特定的试验夹具。

但是，由于双层中空加筋薄板结构形式多样，大多形状不规则，现有的针对薄板类结构设计的试验夹具在进行单轴压缩试验过程中，尤其是大尺寸下常常会出现双层中空加筋薄板试验件的加载端连接区域先发生屈曲破坏的现象，导致双层中空加筋薄板结构的加强区域还未进行承载结构已经发生屈曲；分析原因如下：一是，双层中空加筋薄板结构的本身蒙皮很薄且形状不规则，在受压缩载荷时极易因为无侧向支撑而导致严重的偏心扭转；二是，双层中空加筋薄板结构侧向约束过强，限制了薄板加筋结构受力变形而过早出现屈曲现象，进而导致试验数据误差较大；三是，使用过多加强块对双层中空加筋薄板结构的边界局部约束不合理，过多的加强块导致边界约束覆盖面较大，出现难以实现双层中空加筋薄板结构整体屈曲的应力测试的现象。以上三个方面原因导致双层中空加筋薄板结构在单轴压缩试验过程出现偏心或结构件发生提前屈曲等问题。现有的试验测量技术中对于薄板结构压缩试验的防屈曲装置大多采用加强块进行侧向约束，如2020年，陈秀华等人公开发表的专利《一种用于热塑性复合材料薄板冲击后压缩的试验装置》，授权公开号：CN112179791B，但是其防屈曲板对试验件测量区域面积遮挡较大，不便对试验件进行整体观察测量和传感器的测点布置。

因此，对于大尺寸非对称不规则的薄板结构在单轴压缩试验的准确模拟以尽可能降低结构在压缩过程中提前出现偏心现象进而引起试验数据不准确，提供一种新的结构简单、可互换性、便于操作与观测的不破坏结构件的防屈曲装置以便试验测量过程中准确获得结构的屈曲模态、屈曲载荷、屈曲模态转换过程、极限载荷和薄板结构中心面外位移等试验现象和试验数据显得尤为关键。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有的针对双层中空加筋薄板结构设计的试验夹具在进行单轴压缩试验过程中，尤其是大尺寸下常常会出现双层中空加筋薄板试验件的加载端连接区域先发生屈曲破坏的现象，导致双层中空加筋薄板结构的加强区域还未进行承载结构已经发生屈曲的问题；进而提供一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，包括上、下相对设置的两个夹具单元和一个联接件；所述的联接件安装在处于上方的夹具单元的顶端，处于上方的夹具单元通过联接件连接在万能试验机的加载端，处于下方的夹具单元放置在万能试验机的平台上；

每个夹具单元包括一个底座、两个防屈曲板和若干个紧固机构；所述的底座为U形结构；所述底座U形槽的两个侧壁上分别并排等间距开有若干个通孔，两个侧壁上的通孔一一对应设置，每个通孔中设置一个紧固机构；每个防屈曲板上开有豁口，所述的豁口与双层中空薄板试验件上的凸起部的端部相匹配，所述的两张防屈曲板并排设置在底座的U形槽内，并通过两侧的紧固机构固定在底座上；所述的两个防屈曲板将双层中空薄板试验件的端部夹持住并通过若干个螺栓进行连接，双层中空薄板试验件上的凸起部的端部处于防屈曲板上的豁口内。

进一步的，每个紧固机构包括一个双头螺柱和两个紧固螺母，所述的两个紧固螺母分别螺接在双头螺柱上，所述的双头螺柱插装在底座的通孔中，双头螺柱处于底座U形槽内的一端抵接在防屈曲板的侧端面上，两个紧固螺母分别处于底座上U形槽的侧壁的两侧。

进一步的，所述的每个紧固机构还包括两个金属橡胶弹簧垫片，所述的两个金属橡胶弹簧垫片套在双头螺柱上并处于两个紧固螺母之间，其中一个金属橡胶弹簧垫片处于底座U形槽的内侧壁与处于底座U形槽内的紧固螺母之间；另外一个金属橡胶弹簧垫片处于U形槽的外侧壁与处于底座外的紧固螺母之间。

进一步的，所述的每个夹具单元还包括两张加强板，所述加强板的一侧板面横向并排开有若干个螺纹盲孔，每个螺纹盲孔与一个双头螺柱的螺纹相配合，所述的两张加强板处于底座的U形槽内并分别处于两个防屈曲板的两侧，每个加强板开有螺纹盲孔的一侧朝向底座的侧壁处设置，所述的双头螺柱处于底座U形槽内的一端螺接在加强板的螺纹盲孔内。

进一步的，所述的试验夹具还包括一个圆盘，所述的圆盘放置在万能试验机平台的中心位置，所述圆盘的中心位置开有一个定位通孔，处于下方的夹具单元中底座的底部中间位置开有一个卡位孔，所述处于下方的夹具单元中的底座放置在圆盘上，并通过一个定位销进行定位连接。

进一步的，所述双层中空薄板试验件上对称布置有若干个应变片，应变片的布置位置分别为：双层中空薄板试验件上凸起部的两端端部、在双层中空薄板试验件的背面凸起部的两端端部所对应的位置和双层中空薄板试验件上凸起部的中间位置以及中间两侧位置。

进一步的，所述的每个夹具单元还包括两个把手，所述的两个把手分别安装在底座的两侧端面上。

进一步的，所述处于上方的夹具单元中的底座的厚度大于处于下方的夹具单元中的底座(2)的厚度。

进一步的，所述底座背向U形槽的一侧端面上设置有刻度线，所述刻度线的0刻度处于底座纵向上的中间位置，以0刻度为起点依次向上、下两侧递增，用于调节双层中空薄板试验件所在的位置。

进一步的，在万能试验机的周围放置一块透明的防冲击板。

本发明与现有技术相比产生的有益效果是：

1、本发明中的试验夹具采用上下分离的两个夹具单元，使得试验件上下自由端的夹持区域及试验件的放置位置能够根据试验件的实际情况进行灵活调整。

2、本发明中的防屈曲板与双层中空薄板试验件的接触面为面接触，避免在双层中空薄板试验件表面进行打孔约束处理，有效避免了试验件本身受损影响压缩试验测试数据的准确性；双层中空薄板试验件的两端连接区域在防屈曲板的夹持下不会率先发生屈曲破坏的现象，进而可以将万能试验机所施加的载荷全部施加在双层中空薄板试验件的加筋部分上，由于防屈曲板上的豁口可以限制双层中空薄板试验件的竖向位移和侧向位移，因此双层中空薄板试验件在受压缩载荷时在防屈曲板的约束下不会产生偏心扭转，保证测量的准确性；而且试验件的大部分受力部分裸露在外，便于压缩试验应变片等传感器布置且便于光学测量设备进行全场监测和测量。

3、本发明中的紧固机构采用双头螺柱与紧固螺母的形式，方便调整底座与加强板之间的合理位置以对防屈曲板和试验件进行约束，通过引入金属橡胶弹簧垫片可进一步增加紧固力及减少螺栓连接区域的微小振动，试验夹具构造简单，方便防屈曲板以及试验件的更换，以适用不同结构的试验件的测试。

4、本发明中通过设置圆盘在保护万能试验机平台表面划痕损伤外进一步提高双层中空薄板试验件在压缩试验过程中的对中性。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的结构爆炸图；

图3为处于下方的夹具单元中底座的结构示意图；

图4为双层中空薄板试验件的结构示意图；

图5为双层中空薄板试验件中上层板的结构示意图；

图6为双层中空薄板试验件中下层板的结构示意图；

图7为处于上方的夹具单元中底座与联接件的结构示意图；

图8为紧固机构与加强板连接的结构示意图；

图9为底座的结构示意图；

图10为双层中空薄板试验件上凸起部两端的正、反面应变片安装位置示意图；

图11为双层中空薄板试验件正面的应变片安装位置示意图。

图中：1-联接件；2-底座；2-1-通孔；2-2-卡位孔；3-防屈曲板；3-1-豁口；4-双头螺柱；5-紧固螺母；6-双层中空薄板试验件；6-1-凸起部；7-加强板；7-1-螺纹盲孔；8-圆盘；8-1-定位通孔；9-金属橡胶弹簧垫片；10-把手；11-应变片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“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。

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”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图11所示，本申请实施例提供一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，包括上、下相对设置的两个夹具单元和一个联接件1，所述的联接件1安装在处于上方的夹具单元的顶端中间位置，处于上方的夹具单元通过联接件1连接在万能试验机的加载端，处于下方的夹具单元放置在万能试验机的平台上；所述处于上方的夹具单元作为双层中空薄板试验件6的载荷加载端，处于下方的夹具单元作为双层中空薄板试验件6的承载端和固定端；万能试验机将施加的载荷通过处于上方的夹具单元传递到双层中空薄板试验件6上，使得双层中空薄板在所施加的载荷作用下发生屈曲变形，从而准确测量出双层中空薄板试验件6所能承受载荷的最大承载力；

如图2所示，每个夹具单元包括一个底座2、两个防屈曲板3和若干个紧固机构；所述的底座2为U形结构，即底座2包括两个竖直设置的侧板和一张横向连接板，所述横向连接板的两端分别连接在两个侧板上，两个侧板与横向连接板形成一个U形槽；所述底座2的U形槽作为双层中空薄板试验件6的夹持部；所述底座2中U形槽的两个侧壁上分别并排等间距开有若干个通孔2-1，两个侧壁上的通孔2-1一一对应设置，每个通孔2-1中设置一个紧固机构，两个侧壁上形成相对设置的两组紧固机构，相对的两组紧固机构形成一个夹持区；

如图2所示，每张防屈曲板3上开有贯穿于两侧板面的豁口3-1，所述的豁口3-1与双层中空薄板试验件6上的凸起部6-1的端部相匹配，具体豁口3-1的形状与尺寸根据双层中空薄板试验件6上的凸起部6-1端部的形状与尺寸进行设计；

如图2所示，所述的两个防屈曲板3并排设置在底座2的U形槽内，两个防屈曲板3的顶端抵接在U形槽的槽底处，即抵接在横向连接板上，两个防屈曲板3通过两侧的两组紧固机构固定在底座2上；即两个防屈曲板3设置在两组紧固机构的夹持区，紧固机构的端部接触在防屈曲板3上，两个防屈曲板3受到垂直于底座2侧壁的力；所述的两个防屈曲板3将双层中空薄板试验件6的端部夹持住并通过若干个螺栓进行连接，即处于上方的两个防屈曲板3将双层中空薄板试验件6的上端端面夹持住，处于下方的两个防屈曲板3将双层中空薄板试验件6的下端端面夹持住；双层中空薄板试验件6上的凸起部6-1的端部处于防屈曲板3上的豁口3-1内，防屈曲板3对双层中空薄板试验件6不仅在纵向上起到约束作用，还对双层中空薄板试验件6的横向上起到约束作用，即侧向产生约束。

本实施例中，所述的双层中空薄板结构是一种类加筋薄板结构，由厚度为1mm的下矩形面板与厚度为1mm的非均匀厚度加筋鼓包上面板组成，这种薄板加筋结构形式广泛用于需轻量化的飞机蒙皮上，主要起增强结构强度和刚度的作用；即所述的双层中空薄板试验件6为厚度不大于2mm的薄板加筋结构，双层中空薄板试验件的中间位置为中空加筋部分，四周为双层薄板压合而成。

本实施例中，在试验件压缩试验正式开始前，除了调整试验件对中性的问题，还需要通过预加载来消除双层中空薄板试验件6本身的残余应力和调整制造切割过程中双层中空薄板试验件6垂直接触界面的平整度。

本实施例中，所述试验夹具的各部件采用45号钢来进行加工制造，保证试验夹具本身的刚度，防止试验件在试验过程中试验夹具产生变形，从而分担试验件的一部分载荷导致试验件的测试结果不准确。本实施例中的试验夹具除了对双层中空薄板结构适用，对于普通的薄板结构也同样适用，通过改变防屈曲板3与薄板试验件的接触区域面的形状和调整紧固机构在底座中的位置亦可起到很好的固定作用。

本实施例中，所述的万能试验机的工作最大载荷为100KN。

本实施例中，如图2所示，每个防屈曲板3的两端纵向开有若干个通孔，所述的两个防屈曲板3除了通过螺栓进行连接也可以通过所述的紧固机构进行连接。

本实施例中，如图1所示，上下相对设置的两组防屈曲板3将双层中空薄板试验件6的两端夹持住，其中防屈曲板3与双层中空薄板试验件6的接触为面接触，避免在双层中空薄板试验件6表面进行打孔约束处理，因此双层中空薄板试验件6的两端连接区域在防屈曲板3的夹持下不会率先发生屈曲破坏的现象，进而可以将万能试验机所施加的载荷全部施加在双层中空薄板试验件6上，由于防屈曲板3上的豁口可以限制双层中空薄板试验件6的竖向位移和侧向位移，因此双层中空薄板试验件6在受压缩载荷时在防屈曲板3的约束下不会产生偏心扭转，保证测量的准确性。

本实施例中，如图1所示，所述防屈曲板3上的豁口3-1对双层中空薄板试验件6的侧向约束仅为对双层中空薄板试验件6的加筋部分的端部进行约束，对加筋部分的中间部分、中间偏上部分和中间偏析部分不做约束，因此防屈曲板3的侧向约束力并不是很强，在保证双层中空薄板试验件6两侧具有合适的约束下，减少试验件表面的遮挡，便于试验件测点布置和压缩过程中全场屈曲模态现象观测等优点；也不会影响双层中空薄板试验件6加筋部分的受力变形，进而加筋部分也不会过早出现屈曲现象导致试验数据误差较大。

本实施例中，通过在两个防屈曲板3的两侧设置两组紧固机构，一方面是为了将两个防屈曲板3固定在底座2的U形槽中，保持两张防屈曲板3的固定不动，另一方面是为了调节两个防屈曲板3在底座2中U形槽的位置，使得上下两个夹具单元中的两个防屈曲板3处于同一竖直面内，保证双层中空薄板试验件6的竖直度，进而保证双层中空薄板试验件6在受压缩载荷时不会产生偏心扭转，保证测量的准确性。

在一种可能的实施例中，每个紧固机构包括一个双头螺柱4和两个紧固螺母5，所述的两个紧固螺母5分别螺接在双头螺柱4上，所述的双头螺柱4插装在底座2的通孔2-1中，双头螺柱4处于底座2中U形槽内的一端抵接在防屈曲板3的侧端面上，两个紧固螺母5分别处于底座2中U形槽侧壁的两侧，用以调节双头螺柱4伸入底座2中U形槽内的长度，即其中一个紧固螺母5处于底座2的外侧，另外一个紧固螺母5处于底座2的U形槽内。

本实施例中，首先调节处于底座2中U形槽内的紧固螺母5在双头螺柱4上的位置，使得所有的双头螺柱4伸入到底座2内的长度相同，进而保证处于两组紧固机构夹持区的两张防屈曲板处于中间位置，然后拧紧处于底座2外侧的紧固螺母5，实现了双头螺柱4的固定以及防屈曲板3的固定。

本实施例中，所述的紧固机构设计成双头螺柱4与两个紧固螺母5这种可调节的形式，使得整个夹具灵活性高，可以适用于不同厚度的试验件，且方便各个结构部件的拆装，整个试验夹具构造简单，零件之间的互换性高。

在一种可能的实施例中，如图8所示，所述的每个紧固机构还包括两个金属橡胶弹簧垫片9，所述的两个金属橡胶弹簧垫片9套在双头螺柱4上，并处于两个紧固螺母5之间，其中一个金属橡胶弹簧垫片9处于底座2U形槽的内侧壁与处于底座2中U形槽内的紧固螺母5之间；另外一个金属橡胶弹簧垫片9处于U形槽的外侧壁与处于底座2外的紧固螺母5之间。

本实施例中，通过在底座2与紧固螺母5之间添加金属橡胶弹簧垫片9，金属橡胶弹簧垫片9一方面起到增加紧固螺母5与底座2连接接触表面之间的摩擦力进而提高紧固螺母5与底座2之间的连接力度，防止双头螺柱4与底座2的连接处存在松动现象，严重时引发试验夹具和试验件在加载过程中产生飞溅等安全隐患；另一方面金属橡胶弹簧垫片9在受到挤压的过程中自身的金属丝之间的弹性变形及剪切滑移的相互摩擦，耗散紧固机构与底座上的能量，减少紧固机构与底座上的振动，提高试验夹具在压缩过程中的整体稳定性；从而减少底座振动引起试验件测量数据不准确的问题。在一种可能的实施例中，如图2和图8所示，所述的每个夹具单元还包括两张加强板7，所述加强板7的一侧板面横向并排开有若干个螺纹盲孔7-1，另一侧板面不做处理，为防屈曲板3的抵接面，每个螺纹盲孔7-1与一个双头螺柱4的螺纹相配合，所述的两张加强板7处于底座2的U形槽内并分别处于两张防屈曲板3的两侧将两张防屈曲板3夹持住，每张加强板7开有螺纹盲孔7-1的一侧朝向底座2U形槽的内侧壁处设置，所述双头螺柱4处于底座2上U形槽内的一端螺接在加强板7的螺纹盲孔7-1内。

本实施例中，所述防屈曲板3的长度长于加强板7的长度，且防屈曲板3的两端伸出底座2上U形槽的两侧；所述的加强板7用来对防屈曲板3进行位置固定，间接增加紧固机构与防屈曲板3的接触面积，达到稳定固定防屈曲板3的目的；

其中，加强板7带有白板的一侧与防屈曲板3的侧端面紧密对齐贴合，加强板7预制有螺纹盲孔7-1的一侧通过紧固机构与底座2中U形槽的侧壁进行连接；所述的紧固机构中的双头螺柱4处于底座2上U形槽内的一端螺接在加强板7的螺纹盲孔7-1内，调节处于底座2中U形槽内的紧固螺母5在双头螺柱4上的位置，使得所有的双头螺柱4伸入到底座2内的长度相同，进而保证处于两组紧固机构夹持区的两个加强板7与两个防屈曲板3处于底座U形槽的中间位置，最终使得双层中空薄板试验件6处于底座U形槽的中间位置；然后拧紧处于底座2外侧的紧固螺母5，实现了双头螺柱4的固定以及两张加强板7、两张防屈曲板3和双层中空薄板试验件6的固定。

在一种可能的实施例中，如图2所示，所述的试验夹具还包括一个圆盘8，所述的圆盘8放置在万能试验机平台的中心位置，所述圆盘8的中心位置开有一个定位通孔8-1，处于下方的夹具单元中底座2的底部中间位置开有一个卡位孔2-2，所述处于下方的夹具单元中的底座2放置在圆盘8上，并通过一个定位销进行定位连接。

本实施例中，通过在万能试验机平台上设置一个圆盘8，一方面圆盘8可以避免双层中空薄板试验件6在压缩加载试验过程中强大的载荷直接对万能试验机平台表面进行加载，起到保护台面的作用；另一方面，由于万能试验机平台表面上设置有中心点，在安装圆盘8的过程中，保证圆盘8的中心定位通孔8-1处于万能试验机平台表面的中心位置，而圆盘8与处于下方的底座2通过定位销进行连接，从而保证底座2处于万能试验机平台的轴心位置，处于上方的底座2通过联接件1与万能试验机的加载端连接，同样保证了处于上方的底座2也处于万能试验机平台的轴心位置，因此圆盘8的设计提高了夹持在上下两个底座2中的双层中空薄板试验件6在压缩试验过程中的对中性。

在一种可能的实施例中，如图10和图11所示，所述双层中空薄板试验件6上对称布置有若干个应变片11，应变片11的布置位置分别为：双层中空薄板试验件6上凸起部6-1的两端端部、在双层中空薄板试验件6的背面凸起部6-1的两端端部所对应的位置和双层中空薄板试验件6上凸起部6-1的中间位置以及中间两侧位置。

本实施例中，在对双层中空薄板试验件6进行试验前，先对双层中空薄板试验件6凸起的一侧表面(正面)进行清理并喷涂散斑处理，在双层中空薄板试验件6的正、反面，凸起部6-1所对应位置布置应变片11，用来监测并调整双层中空薄板试验件6在压缩试验过程中的对中性；然后在双层中空薄板试验件6上凸起部6-1的中间位置以及中间两侧布置应变片11，用来测量试验件在压缩试验加载过程中应变数值；布置好应变片11和搭建好全场应变光学测量系统后，对双层中空薄板试验件6进行预压缩试验，观测双层中空薄板试验件6正、反面两侧对应的应变片11数值范围是否在合理区间，如果双层中空薄板试验件6的位置不在合理区间内，则对双层中空薄板试验件6的位置进行调整，直至双层中空薄板试验件6的位置处于合理区间，打开万能试验机和全场应变光学测量系统，获得双层中空薄板结构压缩试验测试数据。

在一种可能的实施例中，所述的每个夹具单元还包括两个把手10，所述的两个把手10分别安装在底座2的两侧端面上。

本实施例中，在上、下底座2的两侧增加把手10，便于试验人员拆卸和组装压缩试验夹具。在一种可能的实施例中，如图1、图2、图3和图9所示，所述处于上方的夹具单元中的底座2的厚度大于处于下方的夹具单元中的底座2的厚度。

本实施例中，一方面，试验夹具在垂直载荷作用下，处于上方的底座相对于处于下方的底座承受更大的压缩载荷力，处于上方的底座与万能试验机连接，厚度较厚能避免在大载荷作用下发生较大变形，增强夹具的承载能力和稳定性。

在一种可能的实施例中，所述底座2背向U形槽的一侧端面上设置有刻度线，所述刻度线的0刻度处于底座2纵向上的中间位置，以0刻度为起点依次向上、下两侧递增，用于调节双层中空薄板试验件6所在的位置。

在一种可能的实施例中，在万能试验机的操作侧面，使用一块透明的防冲击厚板进行阻挡，防止压缩试验过程中试验夹具飞跃等意外现象，有效保证试验人员安全。

实施例1：

试验件所采用的结构形式：如图4、图5和图6所示，所述的双层中空薄板试验件6由表面厚度1mm的下矩形面板(图6)与表面厚度1mm的非均匀厚度加筋鼓包的上面板(图5)组成，下矩形面板与上面板以晶粒尺寸为4μm的TC4(Ti-6Al-4V)钛合金为原材料通过超塑成形/扩散连接加工工艺进行制造，所述双层中空薄板试验件6的长、宽分别为300mm和280mm；所述的上面板上并排设置有三个长条形的凸起部6-1，凸起部6-1的端部为半圆形结构，在凸起部6-1正面的两端端部各对称布置4个应变片11，即正面布置8个应变片11；在凸起部6-1的背面，凸起部6-1两端端部所对应的位置各对称布置4个应变片11，即背面布置8个应变片11，正面布置的8个应变片11与背面布置的8个应变片11相对设置；在凸起部6-1正面的中间位置及中间两侧30mm的位置每行布置13个应变片11，用来测量结构件在压缩试验加载过程中应变数值。

所述防屈曲板3的一端沿其长度方向并排开有三个半圆形的豁口3-1，所述的豁口3-1的尺寸与凸起部6-1的端部尺寸相同，从而达到对双层中空薄板试验件6的轴向约束与侧向约束；其余部件与上述所描述的部件结构相同。

试验夹具的装配过程：首先将圆盘8放置在万能试验机的平台上，保证圆盘8的中心点处于万能试验机平台的中心位置，然后将每个夹具单元中的两张防屈曲板3、两张加强板7和若干个紧固机构按照相应的位置进行放置，然后将双层中空薄板试验件6的上下两端分别插在上、下夹具单元中的两个防屈曲板3之间的位置，并且使得双层中空薄板试验件6上凸起部6-1的两端半圆形端部处于防屈曲板3的半圆形豁口3-1中，调节每个夹具单元中双头螺柱4伸入到底座2中U形槽的位置，保证双层中空薄板试验件6的对中性。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (9)

1.一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：包括上、下相对设置的两个夹具单元和一个联接件（1）；所述的联接件（1）安装在处于上方的夹具单元的顶端，处于上方的夹具单元通过联接件（1）连接在万能试验机的加载端，处于下方的夹具单元放置在万能试验机的平台上；

每个夹具单元包括一个底座（2）、两个防屈曲板（3）和若干个紧固机构；所述的底座（2）为U形结构；所述底座（2）U形槽的两个侧壁上分别并排等间距开有若干个通孔（2-1），两个侧壁上的通孔（2-1）一一对应设置，每个通孔（2-1）中设置一个紧固机构；每个防屈曲板（3）上开有豁口（3-1），所述的豁口（3-1）与双层中空薄板试验件（6）上的凸起部（6-1）的端部相匹配，所述的两个防屈曲板（3）并排设置在底座（2）的U形槽内，并通过两侧的紧固机构固定在底座（2）上；所述的两个防屈曲板（3）将双层中空薄板试验件（6）的端部夹持住并通过若干个螺栓进行连接，双层中空薄板试验件（6）上的凸起部（6-1）的端部处于防屈曲板（3）上的豁口（3-1）内；

防屈曲板与双层中空薄板试验件的接触面为面接触；防屈曲板上的豁口限制了双层中空薄板试验件的竖向位移和侧向位移；

所述双层中空薄板试验件（6）上对称布置有若干个应变片（11），应变片（11）的布置位置分别为：双层中空薄板试验件（6）上凸起部（6-1）的两端端部、在双层中空薄板试验件（6）的背面凸起部（6-1）的两端端部所对应的位置和双层中空薄板试验件（6）上凸起部（6-1）的中间位置以及中间两侧位置。

2.根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：每个紧固机构包括一个双头螺柱（4）和两个紧固螺母（5），所述的两个紧固螺母（5）分别螺接在双头螺柱（4）上，所述的双头螺柱（4）插装在底座（2）的通孔（2-1）中，双头螺柱（4）处于底座（2）U形槽内的一端抵接在防屈曲板（3）的侧端面上，两个紧固螺母（5）分别处于底座（2）上U形槽的侧壁的两侧。

3.根据权利要求2所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述的每个紧固机构还包括两个金属橡胶弹簧垫片（9），所述的两个金属橡胶弹簧垫片（9）套在双头螺柱（4）上并处于两个紧固螺母（5）之间，其中一个金属橡胶弹簧垫片（9）处于底座（2）U形槽的内侧壁与处于底座（2）U形槽内的紧固螺母（5）之间；另外一个金属橡胶弹簧垫片（9）处于U形槽的外侧壁与处于底座（2）外的紧固螺母（5）之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述的每个夹具单元还包括两张加强板（7），所述加强板（7）的一侧板面横向并排开有若干个螺纹盲孔（7-1），每个螺纹盲孔（7-1）与一个双头螺柱（4）的螺纹相配合，所述的两张加强板（7）处于底座（2）的U形槽内并分别处于两个防屈曲板（3）的两侧，每张加强板（7）开有螺纹盲孔（7-1）的一侧朝向底座（2）的侧壁处设置，所述的双头螺柱（4）处于底座（2）U形槽内的一端螺接在加强板（7）的螺纹盲孔（7-1）内。

5.根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述的试验夹具还包括一个圆盘（8），所述的圆盘（8）放置在万能试验机平台的中心位置，所述圆盘（8）的中心位置开有一个定位通孔（8-1），处于下方的夹具单元中底座（2）的底部中间位置开有一个卡位孔（2-2），所述处于下方的夹具单元中的底座（2）放置在圆盘（8）上，并通过一个定位销进行定位连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述的每个夹具单元还包括两个把手（10），所述的两个把手（10）分别安装在底座（2）的两侧端面上。

7.根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述处于上方的夹具单元中的底座（2）的厚度大于处于下方的夹具单元中的底座（2）的厚度。

8.在根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：所述底座（2）背向U形槽的一侧端面上设置有刻度线，所述刻度线的0刻度处于底座（2）纵向上的中间位置，以0刻度为起点依次向上、下两侧递增，用于调节双层中空薄板试验件（6）所在的位置。

9.根据权利要求1所述的一种用于双层中空薄板无损压缩试验的试验夹具，其特征在于：在万能试验机的周围放置一块透明的防冲击板。

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