CN115144255B - 一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，测试辅助装置包括底座与一对夹具；一对夹具相对设置，一对夹具均沿同一个方向滑动设置在所述底座上；一对夹具相对滑动用于夹紧待测物体，一对夹具相背滑动用于松开待测物体；一对夹具在夹持待测物体时，一对夹具同时滑动用于改变待测物体在底座上沿一个方向的位置，同时施力架滑动用于改变待测物体沿另一垂直方向上相对于探针的位置，以对待测物体的不同位置进行测试。测试辅助装置中设置两个能够相对移动的夹紧块，能够夹紧更多不同形状的待测物体，且一对夹紧块能够在底座上相对移动，从而能够在同一个待测物体上测试更多的位置，具有更广的应用范围与适用性。

Description

一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置

技术领域

本发明属于单向纤维增强复合材料的层间剪切强度测试技术领域，具体涉及一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置。

背景技术

由于单向纤维增强树脂基复合材料具有如下特点：比强度高、比模量大；材料性能具有可设计性；抗腐蚀性和耐久性能好；热膨胀系数与混凝土的相近。这些特点使得纤维增强复合材料能满足现代结构向大跨、高耸、重载、轻质高强以及在恶劣条件下工作等方向发展的需要，同时也能满足现代建筑施工工业化发展的要求，因此被越来越广泛地应用于各种民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构以及地下结构等领域中。对于纤维复合材料，层间剪切强度能够在很大程度上反映其综合性能，因此，对纤维复合材料的层间剪切强度检测就显得尤为重要。

而在现有技术中公开了一种用于测试纤维复合材料杆层间界面剪切强度的装置，属于纤维复合材料杆层间界面剪切强度测试辅助装置技术领域。所述承力底座内的中心位置设有被测杆腔体，被测杆腔体底部的承力底座上设有通孔，固定顶盖与承力底座螺纹连接，固定顶盖的中心位置设有压杆孔，受力压杆与固定顶盖上的压杆孔上下滑动连接，受力压杆的上端固定有受力压杆顶盘。本发明可根据不同纤维杆的直径和测试高度进行承力底座内部孔径与空腔高度的设计，同时采用不同的压杆直径可获得不同截面处的剪切强度，适用范围十分广泛。固定顶盖通过螺纹连接将受力压杆牢牢地固定于承力底座上，保证了整个剪切装置在测试过程中纤维杆的竖向受力，避免了偏心受力。

在另一现有技术中公开了一种纤维增强复合材料界面剪切强度测试台。包括基座、左滑块、右滑块、左垫块和右垫块；基座上开设有截面为顶部开口的凸字形滑槽；左滑块和右滑块左右对称，左滑块包括竖直设立的支撑台，支撑台底部垂直向左固连有固定台，固定台上开设有第一竖直通孔；左垫块和右垫块结构相同，左垫块为与凸字形滑槽的槽底相适配的方形块体，左垫块的中部开设有第二竖直通孔，第一竖直通孔与第二竖直通孔的内径相同；左垫块和右垫块放置于凸字形滑槽的槽底，左滑块和右滑块则位于基座的上表面并且同侧的第一竖直通孔和第二竖直通孔上下正对贯穿插设有定位销。测试时其测试台可以确定被顶出或压入的纤维根数。

但是在现有技术中，上述剪切装置只能用于检测纤维复合材料中心部的剪切强度，且其装置只能固定单一形状的材料或者固定不牢靠；且其检测范围有限，不能检测材料多个位置的剪切强度。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，以至少解决目前检测装置只能用于检测纤维复合材料中心部的剪切强度，其作用范围有限；且现有检测装置固定试样不牢固等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，所述测试辅助装置包括底座与一对夹具；

一对所述夹具相对设置，一对所述夹具均沿同一个方向滑动设置在所述底座上；

一对夹具相对滑动用于夹紧待测物体，一对夹具相背滑动用于松开待测物体；

所述测试辅助装置还包括施力架，施力架滑动设置在底座上，所述施力架上设置有探针，所述探针用于击打在待测物体上以测试待测物体的层间剪切强度；

一对夹具在夹持待测物体时，一对夹具同时滑动用于改变待测物体在底座上沿夹具滑动方向的位置，同时施力架在底座上滑动用于改变探针沿施力架滑动方向的位置，夹具滑动方向垂直于施力架滑动方向，以对待测物体的不同位置进行测试。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，所述夹具包括夹紧块与第一滑块；

所述第一滑块滑动设置在底座上，所述夹紧块与第一滑块之间通过螺栓连接，通过第一滑块带动所述夹紧块在底座上发生位移，在移动到位后，拧紧螺栓，实现夹紧块与第一滑块之间的相对固定。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，一个夹具包括一个夹紧块与两个第一滑块；

在底座上设有两条相互平行的第一燕尾槽，第一燕尾槽为上小下大的结构，第一滑块与第一燕尾槽的截面均为梯形；

同一个夹具的两个第一滑块分别在两条第一燕尾槽中滑动。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，所述夹紧块与第一滑块对应连接的位置设置有凸出部，所述凸出部设置在第一滑块远离夹紧面的一侧；

所述凸出部上设置有通孔，螺丝穿过凸出部的通孔与第一滑块螺纹连接。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，一对夹紧块的两端均相对应地设置有通孔，一对夹紧块两端的通孔中均设置有连接螺栓，两个连接螺栓分别穿过两个夹紧块位于同侧的通孔，并与对应螺母连接，用于将两个夹紧块固定在一起。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，所述夹紧块的中部设置有内凹部，一对夹紧块的两个内凹部相对设置，一对内凹部用于夹紧待测物体。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，施力架上具有沿竖直方向滑动的探针，在施力架上正对探针的下方设置有底孔，所述底孔位于两个夹紧块之间，所述底孔的直径大于探针的直径。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，在所述底座上设置有安装槽，所述安装槽位于两个第一燕尾槽之间；

所述施力架为矩形框架，矩形框架滑动设置在安装槽中，所述夹紧块穿过矩形框架，所述矩形框架处于所述夹紧块中部。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，所述施力架上设置有可拆卸的底孔座，所述底孔设置在底孔座上；

所述底孔座与探针配套设置，在更换不同型号的探针时，同时更换与探针配套的底孔座；

所述探针的顶部设置有限位块，限位块的横截面积大于探针的横截面积。

如上所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，优选地，在两个第一燕尾槽之间设置有两个相互平行的第二燕尾槽，第二燕尾槽的延伸方向垂直于第一燕尾槽的延伸方向；

在两个第二燕尾槽中均滑动设置有两个第二滑块，第二滑块与第二燕尾槽的截面均为梯形；

施力架与两个第二滑块通过螺丝连接，第二滑块带动施力架滑动到检测位置后，通过拧紧螺丝以将施力架固定在底座上。

有益效果：本申请的测试辅助装置中设置两个能够相对移动的夹紧块，夹紧块上的内凹部设置有不同的截面形状，能够夹紧更多不同形状的待测物体，且一对夹紧块能够在底座上相对移动，同时施力架沿垂直夹紧块移动的方向移动，从而能够在同一个待测物体上测试更多的位置，使得该测试辅助装置具有更广的应用范围与适用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为发明具体实施例中测试辅助装置的立体图；

图2为发明具体实施例中测试辅助装置另一个角度的立体图。

图中：1、底座；2、第一燕尾槽；3、夹紧块；4、施力架；41、底孔座；5、探针；6、第一滑块；7、连接螺栓；8、第二燕尾槽；9、第二滑块。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的具体实施例，如图1-2所示，本发明提供一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，测试辅助装置包括底座1与一对夹具；一对夹具相对设置，一对夹具均沿同一个方向滑动设置在底座1上；一对夹具相对滑动用于夹紧待测物体，一对夹具相背滑动用于松开待测物体；测试辅助装置还包括施力架4，施力架4滑动设置在底座1上，施力架4上设置有探针5，探针用于击打在待测物体上以测试待测物体的层间剪切强度；一对夹具在夹持待测物体时，一对夹具同时滑动用于改变待测物体在底座1上的位置，以对待测物体的不同位置进行测试。在本申请中，该测试辅助装置主要是针对单向纤维增强树脂基复合材料。

夹具包括夹紧块3与第一滑块6；第一滑块6滑动设置在底座1上，夹紧块3与第一滑块6之间通过螺栓连接，通过第一滑块6带动夹紧块3在底座1上发生位移，在移动到位后，拧紧螺栓，实现夹紧块3与第一滑块6之间的相对固定。在本实施例中，夹紧块3与第一滑块6为分体结构，两者通过螺栓连接，如此设置使得测试辅助装置中的组件拆装更加灵活，且夹紧作业与滑动作业可以互不影响。

一个夹具包括一个夹紧块3与两个第一滑块6；在底座1上设有两条相互平行的第一燕尾槽2，第一燕尾槽2为上小下大的结构，第一滑块6与第一燕尾槽2的截面均为梯形；同一个夹具的两个第一滑块6分别在两条第一燕尾槽2中滑动。设置两个第一滑块6，滑动更加灵活，能够针对不同形状的待测物体进行夹紧，使得测试辅助装置具有更好的适用性。

夹紧块3与第一滑块6对应连接的位置设置有凸出部，凸出部设置在第一滑块6远离夹紧面的一侧；凸出部上设置有通孔，螺丝穿过凸出部的通孔与第一滑块6螺纹连接。设置专门与第一滑块6连接的凸出部，能够保证夹紧块3具有足够的结构强度。而凸出部设置在远离夹紧面的一侧，能够使夹紧块3的夹紧面超前与凸出部一部分，进而位于用一个滑槽中的第一滑块6在相互靠近时，不会影响到两个夹紧块3的夹紧面的对合。

一对夹紧块3的两端均相对应地设置有通孔，一对夹紧块3两端的通孔中均设置有连接螺栓7，两个连接螺栓7分别穿过两个夹紧块位于同侧的通孔，并与对应螺纹连接，以将两个夹紧块固定在一起。通过螺栓连接将实现两个夹紧块3的夹紧，螺栓连接能够保证两个夹紧块3对待测物体更加牢固的夹紧。

夹紧块3的中部设置有内凹部，一对夹紧块3的两个内凹部相对设置。一对内凹部用于夹紧待测物体。在本实施例中，内凹部的形状可以为弧形、矩形、三角形、多边形不规则形状等多种形状，根据所需夹紧的待测物体截面形状，选择具有对应形状内凹部的夹紧块，从而能够适应多种不同形状的待测物体，使得该测试辅助装置具有更广的适应性。

施力架4上具有沿竖直方向滑动的探针5，在施力架4上正对探针5的下方设置有底孔，底孔位于两个夹紧块3之间，底孔的直径大于探针5的直径。上方由竖直向下的圆柱形探针5附加载荷，下方有一个稍微比探针5大一点的孔洞，能保证试样受到的力稳定，探针5与底座1孔洞配套，根据不同的试样大小，可采取不同的探针5与底座1孔洞。

在底座1上设置有安装槽，安装槽位于两个第一燕尾槽2之间；施力架4为矩形框架，矩形框架滑动设置在安装槽中，夹紧块3穿过矩形框架，矩形框架处于夹紧块3中部。

施力架4上设置有可拆卸的底孔座41，底孔设置在底孔座41上；底孔座与探针配套设置，在更换不同型号的探针时，同时更换与探针配套的底孔座；探针的顶部设置有限位块，限位块的横截面积大于探针的横截面积。通过更换底孔座，从而可以选择使用不同大小的底孔。通过设置安装槽，使得底孔座41的上表面能够与底座的上表面处于同一水平面内，以便于待测物体的固定与检测。

在本实施例中，施力架4为分体结构，施力架4分为两个L型部进行制造，再通过螺栓固定在一起，如此设置使得施力架的制造更加地简单。

探针5的顶部设置有限位块，限位块的横截面积大于探针5的横截面积。设置限位块不仅能便于拿取探针5，避免探针5完全落入到施力架4中；而且限位块受力面积更大，能够使探针5更加均匀地受力。

在两个第一燕尾槽之间设置有两个相互平行的第二燕尾槽，第二燕尾槽的延伸方向垂直于第一燕尾槽的延伸方向；在两个第二燕尾槽中均滑动设置有两个第二滑块，第二滑块与第二燕尾槽的截面均为梯形；施力架与两个第二滑块通过螺丝连接，第二滑块带动施力架滑动到检测位置后，通过拧紧螺丝以将施力架固定在底座上。

在本实施例中，底座分为两部分制作，两部分的分割线位于底座的安装槽中，优选在第二燕尾槽的一端位置，底座的两部分上对应设置有螺栓通孔，螺栓同时穿过底座两部分的螺栓通孔，以将两部分底座连为一个整体。如此设置能够便于第二滑块的安装，在将第二滑块安装到第二燕尾槽之后，再将底座的两部分通过螺栓固定连接在一起。

在本实施例中，设第一燕尾槽的延伸方向为X轴，第二燕尾槽的延伸方向为Y轴，X轴垂直于Y轴；夹紧块沿X轴运动，施力架沿Y轴运动，使得施力架上的探针可以移动到待测物体上的任一点位置，使得该测试辅助装置具有更广的测试范围。

在使用该测试辅助装置时，将待测物体放置在一对夹紧块3之间，然后拧紧一对夹紧块3两端的连接螺栓7，实现对待测物体的牢固固定；根据需要检测的待测物体位置，同时平移一对夹紧块3下方的第一滑块6，在平移到待检测位置时，拧紧夹紧块3凸出部上的螺丝，共四个，使得夹紧块3固定在底座1上，从而实现对待测物体的精准固定。然后抬起探针5顶部的限位块，使探针5向下移动，探针5打击在待测物体上，完成对待测物体层间剪切强度的测试。如果需要测试待测物体其他位置的层间剪切强度，仅需松开夹紧块3凸出部上的螺丝，并将待测物体移动到下一测试位置，再拧紧夹紧块3凸出部上的螺丝；同时拧松施力架上的螺丝，调整施力架的位置，进行再次测试；可以测试到待测物体上任一点的位置。如果需要更换不同直径的探针5，需要同时更换相配套的底孔座41。

综上所述，本发明提供的一种单线限位纤维增强复合材料层间剪切强度的测试辅助装置的技术方案中，设置两个能够相对移动的夹紧块，能够夹紧更多不同形状的待测物体，且一对夹紧块能够在底座上沿一个方向相对移动，施力架能够沿另一垂直方向相对移动，从而能够在同一个待测物体上测试更多的位置，具有更广的应用范围与适用性。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，所述测试辅助装置包括底座与一对夹具；

一对所述夹具相对设置，一对所述夹具均沿同一个方向滑动设置在所述底座上；

一对夹具相对滑动用于夹紧待测物体，一对夹具相背滑动用于松开待测物体；

所述测试辅助装置还包括施力架，施力架滑动设置在底座上，所述施力架上设置有探针，所述探针用于击打在待测物体上以测试待测物体的层间剪切强度；

一对夹具在夹持待测物体时，一对夹具同时滑动用于改变待测物体在底座上沿夹具滑动方向的位置，同时施力架在底座上滑动用于改变探针沿施力架滑动方向的位置，夹具滑动方向垂直于施力架滑动方向，以对待测物体的不同位置进行测试，所述夹具包括夹紧块与第一滑块；

所述第一滑块滑动设置在底座上，所述夹紧块与第一滑块之间通过螺栓连接，通过第一滑块带动所述夹紧块在底座上发生位移，在移动到位后，拧紧螺栓，实现夹紧块与第一滑块之间的相对固定，一个夹具包括一个夹紧块与两个第一滑块；

在底座上设有两条相互平行的第一燕尾槽，第一燕尾槽为上小下大的结构，第一滑块与第一燕尾槽的截面均为梯形；

同一个夹具的两个第一滑块分别在两条第一燕尾槽中滑动；

施力架上具有沿竖直方向滑动的探针，在施力架上正对探针的下方设置有底孔，所述底孔位于两个夹紧块之间，所述底孔的直径大于探针的直径；

在所述底座上设置有安装槽，所述安装槽位于两个第一燕尾槽之间；

所述施力架为矩形框架，矩形框架滑动设置在安装槽中，所述夹紧块穿过矩形框架，所述矩形框架处于所述夹紧块中部。

2.根据权利要求1所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，所述夹紧块与第一滑块对应连接的位置设置有凸出部，所述凸出部设置在第一滑块远离夹紧面的一侧；

所述凸出部上设置有通孔，螺丝穿过凸出部的通孔与第一滑块螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，一对夹紧块的两端均相对应地设置有通孔，一对夹紧块两端的通孔中均设置有连接螺栓，两个连接螺栓分别穿过两个夹紧块位于同侧的通孔，并与对应螺母连接，用于将两个夹紧块固定在一起。

4.根据权利要求1所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，所述夹紧块的中部设置有内凹部，一对夹紧块的两个内凹部相对设置，一对内凹部用于夹紧待测物体。

5.根据权利要求1所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，所述施力架上设置有可拆卸的底孔座，所述底孔设置在底孔座上；

所述底孔座与探针配套设置，在更换不同型号的探针时，同时更换与探针配套的底孔座；

所述探针的顶部设置有限位块，限位块的横截面积大于探针的横截面积。

6.根据权利要求1所述的单向纤维复合材料层间剪切强度分布的测试辅助装置，其特征在于，在两个第一燕尾槽之间设置有两个相互平行的第二燕尾槽，第二燕尾槽的延伸方向垂直于第一燕尾槽的延伸方向；

在两个第二燕尾槽中均滑动设置有两个第二滑块，第二滑块与第二燕尾槽的截面均为梯形；

施力架与两个第二滑块通过螺丝连接，第二滑块带动施力架滑动到检测位置后，通过拧紧螺丝以将施力架固定在底座上。