CN203396689U - 一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 - Google Patents
一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203396689U CN203396689U CN201320430526.4U CN201320430526U CN203396689U CN 203396689 U CN203396689 U CN 203396689U CN 201320430526 U CN201320430526 U CN 201320430526U CN 203396689 U CN203396689 U CN 203396689U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- test block
- axial
- shear strength
- internal diameter
- locating shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 10
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 28
- 150000001875 compounds Chemical group 0.000 claims abstract description 25
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012827 research and development Methods 0.000 abstract description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 241001214246 Fistularia petimba Species 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置包括有材料试验机、上压块、外套、剪切底座、压环、定位轴、测试件、垫环，可根据复合材料实际工作温度和坐封时的加载速度，在材料试验机上设定相应的实验温度和加载速率，以更接近实际工况的测试条件进行测试并计算剪切强度。该实用新型设计合理、操作简单、可在任何满足工况条件的材料试验机进行测试，能为复合桥塞设计工程师提供更接近真实工况的剪切强度数据，进而提高研发效率，提升研发质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置。
背景技术
在油气田封堵工艺中常使用桥塞。目前先进的桥塞都采用聚合物复合材料替代传统金属材料，以提高井下工作效率。芯轴及芯轴外层套构成桥塞的骨架，串联起桥塞的密封组件、定位组件、丢手组件等。桥塞的芯轴及外层套均由玻纤布或玻璃纤维增强热固性树脂经缠绕或布卷工艺成型制作。桥塞坐封时，坐封力沿芯轴轴向作用于密封组件上实现桥塞的坐封和定位，该坐封力通过密封组件和丢手作用于芯轴外层套，使外层套承受巨大剪切力。桥塞坐封完成后，工作状态下承受几十到上百MPa压差，该压差沿轴向作用于芯轴外层套。因此复合材料的轴向层间剪切力必须高于上述坐封力及工作压差，才能保证桥塞的正常使用。
目前，用于检测复合材料层间剪切强度的方法和标准有ASTM D2344-00短梁剪切法、ASTM C1425-05双槽口压缩法和GB1450-2005压剪法。
ASTM D2344-00短梁剪切法对圆柱形层状复合材料提供了一种剪切强度测试方法，其取样及测试方式和夹具如图1所示，待测样品的取样方式为沿着层间缠绕的方向周向切取一段规定厚度的弧面，这种测试方法简单易行被行业广泛使用。但是，这种方法待测样品的受力方式与桥塞芯轴外层套在工作时所受轴向剪切力不一样，材料的破坏方式和机理也不一样。
ASTM C1425-05双槽口压缩法示意图见图2，GB1450-2005压剪法测试示意图见图3。这两种方法均用于测试平板状层压复合材料剪切强度测试，两个标准所提供的剪切测试夹具只适用于块状层压复合材料。
CN202196007U公开了一种剥离强度测试装置，包括一框架，在所述框架的下部设置有一组固定支架，在所述框架的上部中间设置有一通孔，所述通孔中设置螺杆，所述螺杆顶部设置把手，所述螺杆底部连接拉力计，所述拉力计底部通过钢丝绳连接粘结片，所述通孔的一段设置有螺母，所述螺杆通过螺母固定在通孔中；该实用新型方便对不同配方样品进行剪切强度对比测试，体积小巧，成本低，容易转移到不同位置和环境进行拉伸剪切强度测试。
CN101793649A公开了一种剪切强度测试仪及剪切强度测试方法，工程结构加固改造项目中混凝土结构浅层嵌固高强板条或表面粘贴高强板条时，检测板条与原混凝土结构之间粘结剪切强度的专用仪器和方法。
CN200958988Y公开了一种用于测试非金属层材层间剪切力的夹具，包括一底座及固定于底座上的至少一个滑体组件，滑体组件包括一个中心带有方形孔的立方体，所述方形孔的一内侧壁带有台阶，和一放置在测试时其长臂放置于台阶上的标准试样短臂上的压柱。用于测试压剪法中提到的标准试样，能有效防止其滑落，多个表样可同时测试，能大大节约成本。
CN102680330A公开了一种复合材料层间剪切性能测试方法。测试方法包括制作试件和制备测试装置，本发明在制备试件步骤中利用常用的复合材料层压板铺层拼接铺设技术，操作方便且精度高，在复合材料层压板制造完成时即完成试件的制造，减少试件精加工环节，成本可降低70%以上，测试精度高，适合各种厚度的复合材料层压结构。
CN102141489A公开了一种提高复合材料弯曲和层间剪切试验效率的夹具，包括与力学性能试验机连接的支撑装置和安装在支撑装置上的调整平台。本发明结构独特，能够保证试验机压头中心线与支座中心线对中，便于试验用跨距的调节和测量，便于不同尺寸支座的更换，精度高，调节方便，能够提高试验效率。
实用新型内容
实用新型目的在于提供一种缠绕或布卷工艺成型的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，特别适合预测复合桥塞的芯轴外层套在实际工作中所能承受的层间剪切强度。
一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置，包括有材料试验机、上压块、测试件、剪切底座，其特征在于测试件为筒状，由缠绕或布卷工艺成型的复合材料芯轴外层套或外层套轴向切片，上压块的下方为压环；剪切底座中部上方与之固定有定位轴，定位轴直径与测试件内径契合，定位轴刚好能套入测试件中，剪切底座上方置有与定位轴同轴的垫环，使定位轴穿过垫环，垫环下方有凸起，而剪切底座相对位置有凹槽，使垫环进一步固定在剪切底座上，如垫环底部有一圈凸起，可卡在剪切底座上对应的凹槽里，使两者嵌入固定，垫环内径大于测试件内径，垫环外径大于测试件外径，垫环上方同轴套有测试件，测试件上方同轴套有压环，压环内径等于测试件内径，压环外径小于测试件外径，并且压环外径略小于垫环内径，定位轴顶部位于压环中。
本实用新型复合材料轴向层间剪切强度测试装置中剪切底座与定位轴的固定方式可以是：剪切底座中部为圆台空心，定位轴由上部圆柱体和下部圆台组成，圆台段尺寸与剪切底座圆台空心一致，定位轴的圆台段嵌入剪切底座上方使两者固定。
上压块最好大于测试件外径。
压环同轴置于上压块下方，内径等于测试件内径，外径小于测试件外径，并且外径略小于垫环内径，使得压环与垫环上、下作用于测试件，产生轴向剪切力。压环外径最好为：（0.1～0.9）×(测试件外径-测试件内径)+测试件内径，垫环内径与压环外径之差最好为0.1～1mm。
垫环底部凸起可以是一圈凸起，卡在剪切底座上对应的槽里，使两者嵌入固定。
在剪切底座外沿还可套有管状外套，一端可卡在剪切底座外沿，高度大于测试件高度与垫环高度之和。
本实用新型定位轴直径与测试件内径之差最好为1～3mm。定位轴顶部位于压环中，距上压块距离最好大于测试件高度。上压块最好小于外套内径，大于测试件外径。
本实用新型测试件一般管厚≥5mm,高度≥5mm，最好为管厚10mm以上，高度最好20mm以上。
当测试件为芯轴外层套时，垫环内径最好为66～78mm。
测试时，根据所测的位移和载荷获得相应的曲线及数值，计算剪切强度。如无特殊要求，本实用新型的材料采用常规钢材即可。
本实用新型可测试缠绕及布卷工艺成型的圆柱形复合材料轴向剪切强度。
使用本实用新型，可根据桥塞的实际工作温度和坐封时的加载速度，在材料试验机上设定相应的实验温度和剪切力加载速率，以最接近实际工况的测试条件进行测试并计算剪切强度。
本实用新型特别适合预测复合桥塞的芯轴外层套在实际工作中所能承受的轴向剪切强度，该实用新型设计合理、操作简单、可在任何满足工况条件的材料试验机进行测试，应用本实用新型所得的剪切强度能为桥塞设计工程师提供更接近真实工况的数据，进而提高研发效率，提升研发质量。
附图说明
图1为现有技术中短梁剪切层间剪切测试示意图
图2为现有技术中双槽口层间剪切示意图
图3为现有技术中压剪法层间剪切示意图待测样品侧视图、主视图
图4一种应用本实用新型的复合材料轴向剪切强度测试装置示意图
其中：1——上压块，2——外套，3——剪切底座，4——压环，5——定位轴，6——测试件，7——垫环。
具体实施方式
实施例：
使用图4所示的复合材料轴向剪切强度测试装置，本实施例仅是本实用新型的一种实施方式，并不代表全部形式。
上压块1为圆柱体，直径小于外套2内径，大于测试件外径；剪切底座3的中部为圆台空心，圆台空心最大直径小于测试件内径；压环4同轴置于上压块下方，内径等于测试件内径，外径小于测试件外径，并且略小于垫环内径；定位轴5由上部圆柱体和下部圆台组成，圆台段尺寸与剪切底座圆台空心一致，定位轴的圆台部分嵌入剪切底座，上方圆柱体部分作为轴置于剪切底座上端，两者固定并置于万能材料试验机的下压台上，轴的直径或称定位轴的直径等于或略小于测试件内径，使定位轴刚好能套入测试件中，轴的高度大于测试件高度与垫环高度之和；垫环内径大于测试件内径，垫环外径大于测试件外径，垫环套在定位轴上，垫环底部中间有一圈凸起，可卡在剪切底座上对应的槽里；将测试件6套在定位轴上，同轴置于垫环上；压环4置于测试件6上部，并套在定位轴上；将上压块置于压环上方，并处于同轴心位置。外套为管状，一端可卡在剪切底座外沿，高度最好大于测试件高度与垫环高度之和。设定测试温度及加载速率即可启动试验机进行测试。根据所测载荷以及待测样品的剪切面积，计算剪切强度。
Claims (10)
1.一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置，包括有材料试验机、上压块、测试件、剪切底座，其特征在于测试件为筒状，由缠绕或布卷工艺成型的复合材料芯轴外层套或外层套轴向切片，上压块的下方为压环；剪切底座中部上方与之固定有定位轴，定位轴直径与测试件内径契合，定位轴刚好能套入测试件中，剪切底座上方置有与定位轴同轴的垫环，使定位轴穿过垫环，垫环下方有凸起，而剪切底座相对位置有凹槽，使垫环进一步固定在剪切底座上，垫环内径大于测试件内径，垫环外径大于测试件外径，垫环上方同轴套有测试件，测试件上方同轴套有压环，压环内径等于测试件内径，压环外径小于测试件外径，并且压环外径略小于垫环内径，定位轴顶部位于压环中。
2.根据权利要求1所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于剪切底座与定位轴的固定方式是：剪切底座中部为圆台空心，定位轴由上部圆柱体和下部圆台组成，圆台段尺寸与剪切底座圆台空心一致，定位轴的圆台段嵌入剪切底座上方使两者固定。
3.根据权利要求1所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于上压块大于测试件外径。
4.根据权利要求4所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于压环外径为：（0.1～0.9）×(测试件外径-测试件内经)+测试件内径。
5.根据权利要求4所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于垫环内径与压环外径之差为0.1～1mm。
6.根据权利要求3所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于上压块小于外套内径，大于测试件外径。
7.根据权利要求1所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于垫环底部有一圈凸起，可卡在剪切底座上对应的凹槽里，使两者嵌入固定。
8.根据权利要求1所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于在剪切底座外沿套有管状外套，一端可卡在剪切底座外沿，高度大于测试件高度与垫环高度之和。
9.根据权利要求7所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于上压块小于外套内径，大于测试件外径。
10.根据权利要求1所述的复合材料轴向层间剪切强度测试装置，其特征在于定位轴直径与测试件内径之差为1～3mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320430526.4U CN203396689U (zh) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | 一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320430526.4U CN203396689U (zh) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | 一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203396689U true CN203396689U (zh) | 2014-01-15 |
Family
ID=49908213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320430526.4U Expired - Fee Related CN203396689U (zh) | 2013-07-19 | 2013-07-19 | 一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203396689U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112414832A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 中国石油天然气集团有限公司 | 多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法 |
| CN113218782A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置 |
| CN116223248A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-06-06 | 中材科技风电叶片股份有限公司 | 叶根预埋金属套筒与复合材料界面剪切测试工装及方法 |
-
2013
- 2013-07-19 CN CN201320430526.4U patent/CN203396689U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112414832A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-02-26 | 中国石油天然气集团有限公司 | 多层共挤塑料管耐温性能测试装置及方法 |
| CN113218782A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-08-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置 |
| CN113218782B (zh) * | 2021-04-21 | 2023-07-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于测试纤维复合材料层间剪切强度分布的装置 |
| CN116223248A (zh) * | 2022-12-09 | 2023-06-06 | 中材科技风电叶片股份有限公司 | 叶根预埋金属套筒与复合材料界面剪切测试工装及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203396688U (zh) | 一种复合材料粘合界面轴向剪切强度测试装置 | |
| CN104949884B (zh) | 一种管材环向的厚向异性系数直接测定方法 | |
| CN104122201B (zh) | 一种钢筋混凝土粘结应力及滑移测量装置 | |
| CN103471923B (zh) | 一种多直径岩芯液压致裂抗拉强度快速试验机 | |
| CN103674707A (zh) | 一种进行岩石直接拉伸强度及变形测量的系统及方法 | |
| CN203396689U (zh) | 一种复合材料轴向层间剪切强度测试装置 | |
| CN104483206B (zh) | 一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置与方法 | |
| CN105203453A (zh) | 一种焊接接头微区力学性能的微冲剪测试装置及方法 | |
| CN104344989B (zh) | 外贴frp双面剪切试验加载装置 | |
| CN103760017A (zh) | 碳纤维增强复合材料层合板压缩试验夹具及其试验方法 | |
| CN203949656U (zh) | 一种圆柱形试件径向变形测量装置 | |
| CN103674735B (zh) | 复合管道剪切强度测试装置及测试方法 | |
| CN104458443B (zh) | 抗层间剪切强度测试方法 | |
| CN103698073B (zh) | 一种形状记忆合金管接头紧固压力测试装置及其测试方法 | |
| CN103411831B (zh) | 混凝土抗压强度智能检测仪及其检测方法 | |
| CN203785964U (zh) | 数字式便携压力机 | |
| CN101620051A (zh) | 混凝土拉剥仪 | |
| CN107843484B (zh) | 混凝土抗拉强度测试装置及试验方法 | |
| CN106840253A (zh) | 一种约束混凝土拱架钢混耦合特性评价方法 | |
| CN107607372B (zh) | 一种脆性材料疲劳裂纹预制试验机 | |
| CN203479622U (zh) | 拉拔试验位移测定机构 | |
| CN201199213Y (zh) | 微机控制静载锚固试验机 | |
| CN105181454A (zh) | 一种用于检测竹复合压力管初始轴向拉伸强力的方法 | |
| CN206362646U (zh) | 一种快速准确加压的岩土体直剪试验仪 | |
| CN205049465U (zh) | 一种简易的测定混凝土与钢筋锚固承载力的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140115 Termination date: 20210719 |