CN203941060U - 一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具 - Google Patents
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Abstract
一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其由形状结构相同且相对放置的上夹头和下夹头组成；上、下夹头均由两个内侧面相对放置的夹套、螺栓和两个齿牙元件组成；上、下夹套相对的内侧上均设对称布置的凹槽，凹槽内分别装齿牙元件；相对放置的齿牙元件相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于均匀夹紧试样的齿痕；上、下夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的上螺栓孔，通过螺栓孔和螺栓将上、下夹套固定成一体；上夹头的夹套上部和下夹头的夹套下部分别开有呈水平态的通孔；上、下通孔分别用于穿销连接传力杆；具有安装方便、导向准确，可克服低温下试样与夹具间的打滑，适于标准或非标准纤维复合材料在低温下拉伸力学性能测试。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种试验用夹具，特别涉及一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，适用于纤维增强复合材料板材试样室温～4.2K拉伸力学性能测试。
背景技术
随着新型纤维增强复合材料的不断涌现，其优良的力学性能、与同等体积的金属相比质量小等特点获得了广泛的关注。特别是一些纤维增强复合材料在国防、航天及民用领域潜在的应用前景，研究并获得相关纤维增强复合材料的低温力学拉伸性能，特别是低温(77K至4.2K)力学性能显得尤为迫切。
目前纤维增强复合材料的拉伸力学性能测试依照国标需要采用尺寸比较大的哑铃型或长条形板材试样进行测试。鉴于一些纤维增强复合材料如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料在低温下抗拉强度与室温相比有显著的增加，所以需要的加持力相对普通的金属材料要大。
目前用于测试材料的拉伸力学性能的夹具普遍采用楔形夹具，如CN202177546U、CN202974775U等公开的结构；这种夹具的优点是随试验力的增加，加持力增加，适合大多数的拉伸情况，但是其缺点是初始加持力小，而在低温拉伸测试时，由于试样以及夹具的收缩，初始加持力变得更小，容易造成试样与夹具间发生打滑，测试不能有效的完成。
同时由于纤维材料本身的限制，不能采用打孔穿销的办法，因为拉伸过程中试样在销孔处最先发生破坏。
鉴于以上原因，国内还没有有效地用来测试纤维增强复合材料在低温下的拉伸力学性能的试验夹具，主要存在的问题是拉伸测试过程时试样与夹具发生打滑、夹具本身受力时变形较大等；所以研究并提供一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具具有非常重要的意义。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其具有安装方便，导向准确，抗变形能力强，适用于多种标准或非标准尺寸的纤维增强复合材料的测试，具有适用于室温～4.2K(室温至液氦沸点温度)广阔测试温区的特点。
本实用新型的技术方案如下：
本实用新型提供的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其由形状结构完全相同且相对放置的上夹头和下夹头组成；其特征在：
所述上夹头由两个内侧面相对放置的平板状上夹套、螺栓和两个上齿牙元件组成；所述两个平板状上夹套相对的内侧上设有对称布置的凹槽，所述凹槽内分别装上齿牙元件；两个上齿牙元件相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于均匀夹紧试样的齿痕；所述两个平板状上夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的上螺栓孔，通过所述上螺栓孔和螺栓将两个内侧面相对放置的平板状上夹套固定成一体；
所述下夹头由两个内侧面相对放置的平板状下夹套、螺栓和两个下齿牙元件组成；所述两个平板状下夹套相对的内侧上设有对称布置的凹槽，所述凹槽内分别装下齿牙元件；两个下齿牙元件相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于均匀夹紧试样的齿痕；所述两个平板状下夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的下螺栓孔，通过所述下螺栓孔和螺栓将两个内侧面相对放置的平板状下夹套固定成一体；
所述上夹头的两个内侧面相对放置的平板状上夹套的纵向表面上部开有一个呈水平态的上通孔；所述下夹头的两个内侧面相对放置的平板状下夹套的纵向表面下部开有一个呈水平态的下通孔；所述上通孔和下通孔分别用于穿销连接传力杆。
所述螺栓的材质为高强不锈钢材料。
所述的上齿牙元件和下齿牙元件上的齿痕为尖锐的棱锥型棱角。
所述上齿牙元件和下齿牙元件的材质为洛氏硬度大于50HRC的硬质材料。
本实用新型提供的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具具有以下优点：
1、适用于不同纤维增强复合材料板材试样的拉伸力学性能测试；
2、安装方便、试样与夹具间不打滑，加持试样牢固；夹具主体不变形等；
3、适用于宽的温度范围(室温～4.2K)；
4、可以进行标准或非标准试样的测试。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为夹套的结构示意图；
图3为本实用新型的夹具与传统夹具的拉伸测试试验结果对比示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图；图2为夹套的结构示意图；由图可知，本实用新型提供的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其由形状结构完全相同且相对放置的上夹头1和下夹头2组成；
所述上夹头1由两个内侧面相对放置的平板状上夹套10、螺栓(本实施例为四个螺栓11)和两个上齿牙元件12组成；所述两个平板状上夹套10相对的内侧上设有对称布置的凹槽，凹槽内分别装上齿牙元件12；两个上齿牙元件12相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于均匀夹紧试样的齿痕(本实施例的齿痕为尖锐的棱锥型棱角)；所述两个平板状上夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的上螺栓孔，通过所述上螺栓孔13(本实施例为四个上螺栓孔)和螺栓11将两个内侧面相对放置的平板状上夹套10固定成一体；
所述下夹头2由两个内侧面相对放置的平板状下夹套20、螺栓(本实施例为四个螺栓21)和两个齿牙元件22组成；所述两个平板状下夹套20相对的内侧上设有对称布置的凹槽，所述凹槽内分别装有下齿牙元件22；两个下齿牙元件22相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于均匀夹紧试样的齿痕(齿痕可为尖锐的棱锥型棱角)；所述两个平板状下夹套20的纵向表面上分别开有呈水平态的下螺栓孔(本实施例为四个下螺栓孔)，通过所述呈水平态的下螺栓孔和螺栓21将两个内侧面相对放置的平板状下夹套20固定成一体；
所述上夹头1的两个内侧面相对放置的平板状上夹套10的纵向表面上部开有一个呈水平态的上通孔13；所述下夹头2的两个内侧面相对放置的平板状下夹套20的纵向表面下部开有一个呈水平态的下通孔23；所述上通孔13和下通孔23分别用于穿销连接传力杆；
所述螺栓(11，21)材质为高强不锈钢材料；
所述上齿牙元件12和下齿牙元件22的材质为硬质材料，其洛氏硬度应大于50HRC。
使用时，首先将二个齿牙元件12分别放入上夹套10的内端面凹槽内，然后将试样的一端放入上夹头1内，通过紧固螺栓11夹持试样(因为需要夹持力较大，可以采用大扭矩扳手或者电动机械设备)；
同样的，进行下夹头2的试样夹持；
最后，通过上、下夹头的上通孔13和下通孔23进行穿销与试验机的传力杆连接，进行纤维增强复合材料低温力学拉伸性能的测试。
图3为本实用新型的夹具与传统夹具的拉伸测试试验结果对比示意图，如附图3所示，采用传统夹具，拉伸力随着位移的增加逐渐减少，试样这时候已经从夹具中滑出；而使用本实用新型的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其拉伸力到达最大值，试样发生完全破坏。
Claims (4)
1.一种纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其由形状结构完全相同且相对放置的上夹头和下夹头组成；其特征在：
所述上夹头由两个内侧面相对放置的平板状上夹套、螺栓和两个上齿牙元件组成；所述两个平板状上夹套相对的内侧上设有对称布置的凹槽，所述上齿牙元件置于所述凹槽内；两个上齿牙元件相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于夹紧试样的齿痕；所述两个平板状上夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的上螺栓孔，通过所述上螺栓孔和螺栓将两个内侧面相对放置的平板状上夹套固定成一体；
所述下夹头由两个内侧面相对放置的平板状下夹套、螺栓和两个下齿牙元件组成；所述两个平板状下夹套相对的内侧上设有对称布置的凹槽，所述下齿牙元件置于所述凹槽内；两个下齿牙元件相对的表面上均匀地设有凸出其表面的用于夹紧试样的齿痕；所述两个平板状下夹套的纵向表面上分别开有呈水平态的下螺栓孔，通过所述下螺栓孔和螺栓将两个内侧面相对放置的平板状下夹套固定成一体；
所述上夹头的两个内侧面相对放置的平板状上夹套的纵向表面上部开有一个呈水平态的上通孔；所述下夹头的两个内侧面相对放置的平板状下夹套的纵向表面下部开有一个呈水平态的下通孔；所述上通孔和下通孔分别用于穿销连接传力杆。
2.按权利要求1所述的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其特征在于，所述螺栓的材质为高强不锈钢材料。
3.按权利要求1所述的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其特征在于，所述的上齿牙元件和下齿牙元件上的齿痕为尖锐的棱锥型棱角。
4.按权利要求1或3所述的纤维增强复合材料低温力学拉伸性能测试用工装夹具，其特征在于，所述上齿牙元件和下齿牙元件的材质为洛氏硬度大于50HRC的硬质材料。
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