CN117420004A - 一种用于单搭接ii型剪切界面的试验机通用夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料力学性能实验领域，公开了一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，包括压缩上夹具、螺母和夹具底座固定装置；压缩上夹具与试验机固定连接并通过螺母锁紧；夹具底座固定装置与试验机的底座固定连接并通过螺母锁紧，夹具底座固定装置用于安装试件。本发明可以安装于万能拉伸试验与电动疲劳试验机上，并通过设计的压缩上夹具和夹具底座固定装置，能够实现单搭接II型界面的剪切试验。
Description
技术领域
本发明属于材料力学性能实验领域，具体涉及一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具。
背景技术
对于某些复合材料或材料复合结构，有时通过胶粘的方法进行连接，这些结构在平时的贮存、工作过程中，材料会经历温度循环和随机振动，使得材料长期处于交变应力作用，造成材料疲劳损伤累积，降低材料的力学性能，诱发裂纹扩展或界面脱粘。目前对于复合材料II界面剪切试验，主要是通过三点弯曲或四点弯曲的方式，弯曲试验在试样的凸侧产生拉伸应力，在凹侧产生压缩应力，这会沿中线产生剪切应力区域。三点弯曲或四点弯曲夹具的适用对象为纤维复合材料层间II界面剪切。对于单搭接II型界面剪切，需要根据其结构以及破坏模式，设计相应的夹具。
发明内容
为解决以上问题，本发明提出了一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具。
为实现以上目的的技术解决方案如下：
一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，包括压缩上夹具、螺母和夹具底座固定装置；压缩上夹具与试验机螺纹连接并通过螺母锁紧；夹具底座固定装置与试验机的底座螺纹连接并通过螺母锁紧，夹具底座固定装置用于安装试件。
进一步地，压缩上夹具主要分为连接杆、主体和压头三个部分，连接杆设有螺纹，通过螺纹与试验机连接；压头位于压缩上夹具中心轴线上且直接作用于试件上；主体是连接压头和连接部的载体。
进一步地，夹具底座固定装置包括夹具底座、垫片、底座盖；夹具底座与试验机连接，用于安装试件；垫片安装夹具底座的凹槽内，用于在剪切面法向方向上固定试件；底座盖与夹具底座固定连接，用于在剪切面切向方向上固定试并防止试件在弯矩的作用下变形。
进一步地，夹具底座包括底座杆和底座主体两部分；夹具底座的底座杆与试验机螺纹连接，并通过螺母锁紧；夹具底座的底座主体呈阶梯状，并分为固定部和实验部，固定部处于阶梯高侧，内部设有凹槽，用于安装试件；实验部处于阶梯低侧，是压缩上夹具作用于试件的空间。
进一步地，垫片安装在夹具底座的底座主体实验部内部的凹槽内，用于在剪切面法向方向上固定试件；夹具底座的底座主体的固定部的侧壁开有螺纹通孔，螺栓穿过夹具底座的底座主体的固定部侧壁的螺纹孔，与垫片配合；通过旋入旋出螺栓，调整垫片与试件之间的距离，进而在剪切面法向上固定试件。
进一步地，单搭接剪切II型界面试样由两种相同或不同的材料通过胶粘的方式组合在一起，粘贴面为剪切面。
进一步地，压缩上夹具对试件的压力的作用轴线与夹具底座固定装置的支撑力的作用轴线分别位于剪切面的两侧，以此保证工作过程中在剪切面形成剪切力。
进一步地，安装夹具过程中要保证压缩上夹具的压头侧面与试件的剪切面重合。
进一步地，所述夹具还包括转换接头，用于使夹具适配于不同的试验机；转换接头包括转换接头主体与转换接头连接杆两部分；转换接头主体内设置有螺纹孔，用于连接压缩上夹具与夹具底座；转换接头连接杆用于连接试验机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明设计的夹具底座固定装置利用底座盖和垫片，通过螺栓将其作用于试样上，在水平和竖直方向上完成对试样的固定，可满足疲劳实验的相关需求；
(2)本发明的试验装置受力点均在夹具的中心，保证了试验机传感器测量的准确性，同时也保证了夹具的稳定性；
(3)本发明的装置设计了转换接头，满足了万能拉伸试验机以及电动疲劳试验机的转换使用；
(4)本发明的设计的压缩上夹具和夹具底座固定装置，能够实现单搭接II型界面的剪切试验。
附图说明
图1是本发明一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具的结构示意图。
图2是本发明一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具的结构爆炸装配图。
图3是本发明一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具俯视图。
图4是图3的A-A向剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
实施例1
结合图1-4，一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，包括压缩上夹具2、螺母和夹具底座固定装置；压缩上夹具2与疲劳试验机的丝杠通过螺纹连接且通过螺母锁紧；夹具底座固定装置与疲劳试验机的底座通过螺纹连接并通过螺母锁紧，夹具底座固定装置用于固定试件6。
压缩上夹具2主要分为连接杆、主体和压头三个部分，连接杆上设有螺纹，通过螺纹与疲劳试验机连接；压头是位于压缩上夹具2中心轴线上且直接作用于试件6；主体是连接压头与连接部的载体；
夹具底座固定装置包括夹具底座5、垫片4、底座盖3和螺栓。夹具底座5包括底座杆和底座主体两部分；夹具底座5的底座杆上设有螺纹，与疲劳试验机的底座固定连接，并通过螺母锁紧；
夹具底座5的底座主体呈阶梯状，分为固定部和实验部，固定部处于阶梯高侧，四角各有一个螺纹孔，内部设有凹槽，用于安装试件6；底座盖3与夹具底座5底座主体的固定部通过螺栓连接，用于在剪切面切向方向上固定试件6并防止试件6在弯矩的作用下变形；实验部处于阶梯低侧，该部分是压缩上夹具2作用于试件6的空间，暴露在视野之内，便于进行试验和观察试件的破坏情况。
垫片4安装在夹具底座5底座主体固定部内部的凹槽内，用于在剪切面法向方向上固定试件；夹具底座5底座主体的固定部侧壁开有螺纹通孔，螺栓穿过夹具底座5底座主体的固定部侧壁的螺纹孔，与垫片4配合；通过旋入旋出螺栓，调整垫片4与试件6之间的距离，进而在剪切面法向上固定试件6。
所述单搭接剪切II型界面试样由两种相同或不同的材料通过胶粘的方式组合在一起，粘贴面为剪切面，组合的材料为偏硬的复合材料或金属等。
压缩上夹具2对试件6的压力的作用轴线与夹具底座固定装置的支撑力的作用轴线分别位于剪切面的两侧，以此保证工作过程中在剪切面形成剪切力；安装夹具过程中要保证压缩上夹具2的压头侧面与剪切面重合。
工作原理和工作过程：
疲劳试验机是一种测试材料耐久性的设备，采用动态测试方式，利用加载机构施加动态荷载对试样进行循环加载，模拟材料在实际使用过程中受到的不同力的作用。实验准备期间，首先进行夹具的安装。将压缩上夹具2与夹具底座5分别旋入疲劳试验机上连接杆与底座，旋紧连接杆上的螺母完成锁紧。调节疲劳试验机丝杠移动压缩上夹具2，使压缩上夹具2的压头侧面与剪切面重合。通过控制试验机移动压缩上夹具2。安装完成。
接下来安装试件6。将试件6安装在夹具底座5底座主体的固定部内部的凹槽内，旋入位于夹具底座5侧边的螺栓移动垫片4使其与试件6接触，再旋入上方螺栓连接底座盖3与夹具底座5，使底座盖3与试件6接触。再锁紧位于上方和侧面的螺栓。
实验开始阶段，控制试验机移动压缩上夹具2，使压缩上夹具2的压头与试件6试验面接触，试验准备完成，设置相应的实验参数，开始试验，并记录相关实验数据。
实施例2
一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，实施例1中的部件外，还包括转换接头1，用于使夹具适配于不同的试验机；转换接头1设有两个，包括转换接头主体与转换接头连接杆两部分，转换接头主体内设置螺纹孔，用于连接压缩上夹具2与夹具底座5；转换接头连接杆上设有螺纹，侧壁开有销孔，转换接头连接杆可安装于拉伸试验机底座与横梁连接杆的套筒内，通过销钉的方式连接，再通过旋紧连接杆上的螺母，锁定转换接头1与试验机连接部位；两个转换接头1其中一个连接拉伸试验机底座，另一个用于连接横梁上的连接杆。
其余部分的连接方式与实施例1相同。
工作原理和工作过程：
拉伸试验机主要用于测量材料的力学性能，采用静态测试方式，是将试件在单方向上受到力的作用下进行测试。实验准备阶段先安装转换接头1，将转换接头1的连接杆安装于拉伸试验机底座与横梁连接杆的套筒内，通过销钉的方式连接，再通过旋紧连接杆上的螺母，锁定转换接头与试验机连接部位，避免晃动。再将压缩上夹具2与夹具底座5分别与转换接头1连接。
后续的操作过程与实施案例1相同。
本发明通过该实验装置可以完全将试样固定与夹具底座中，避免在动态或静态试验中产生晃动影响实验结果，同时设计转换接头，实现万能拉伸试验机与电动疲劳试验机的转换使用，同时预留试验以及观察空间，以便试验完成后及时停止，避免对仪器造成损伤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，包括压缩上夹具(2)、螺母和夹具底座固定装置；压缩上夹具(2)与试验机螺纹连接并通过螺母锁紧；夹具底座固定装置与试验机的底座螺纹连接并通过螺母锁紧，夹具底座固定装置用于安装试件(6)。
2.根据权利要求1所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，压缩上夹具(2)主要分为连接杆、主体和压头三个部分，连接杆设有螺纹，通过螺纹与试验机连接；压头位于压缩上夹具(2)中心轴线上且直接作用于试件(6)上；主体是连接压头与连接部的载体。
3.根据权利要求1所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，夹具底座固定装置包括夹具底座(5)、垫片(4)、底座盖(3)；夹具底座(5)与试验机连接，用于安装试件(6)；垫片(4)安装夹具底座(5)的凹槽内，用于在剪切面法向方向上固定试件；底座盖(3)与夹具底座(5)固定连接，用于在剪切面切向方向上固定试(6)并防止试件(6)在弯矩的作用下变形。
4.根据权利要求3所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，夹具底座(5)包括底座杆和底座主体两部分；夹具底座(5)的底座杆与试验机螺纹连接，并通过螺母锁紧；夹具底座(5)的底座主体呈阶梯状，并分为固定部和实验部，固定部处于阶梯高侧，内部设有凹槽，用于安装试件(6)；实验部处于阶梯低侧，是压缩上夹具(2)作用于试件(6)的空间。
5.根据权利要求4所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，垫片(4)安装在夹具底座(5)的底座主体固定部内部的凹槽内，用于在剪切面法向方向上固定试件；夹具底座(5)底座主体的固定部的侧壁开有螺纹通孔，螺栓穿过夹具底座(5)底座主体的固定部侧壁的螺纹孔，与垫片(4)配合；通过旋入旋出螺栓，调整垫片(4)与试件(6)之间的距离，进而在剪切面法向上固定试件(6)。
6.根据权利要求1所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，单搭接剪切II型界面试样由两种相同或不同的材料通过胶粘的方式组合在一起，粘贴面为剪切面。
7.根据权利要求6所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，压缩上夹具(2)对试件(6)的压力的作用轴线与夹具底座固定装置的支撑力的作用轴线分别位于剪切面的两侧，以此保证工作过程中在剪切面形成剪切力。
8.根据权利要求2所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，安装夹具过程中要保证压缩上夹具(2)的压头侧面与试件的剪切面重合。
9.根据权利要求1所述的用于单搭接II型剪切界面的试验机通用夹具，其特征在于，所述夹具还包括转换接头(1)，用于使夹具适配于不同的试验机；转换接头(1)包括转换接头主体与转换接头连接杆两部分；转换接头主体内设置有螺纹孔，用于连接压缩上夹具(2)与夹具底座(5)；转换接头连接杆用于连接试验机。
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