CN204286952U - 一种非金属材料剪切特性的测试装置 - Google Patents

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陈啸
唐荆
徐建中
杨科
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Abstract

本实用新型涉及一种非金属材料剪切特性的测试装置，包括非金属测试试件，应变花，由夹持角板、粘接板、垫板、立板、横板、支撑连杆、连接螺栓和加载螺栓组成的上、下加载部件。测试试件的上下表面分别开有对称的V形切口，切口中心的连接面为测试截面。上、下加载部件分别夹持在试件左右两侧，并对试件施加剪切力。具体为：用夹持角板(或粘接板)固定住试件，再与垫板、立板之间用螺栓连接；立板与横板之间用螺栓连接，并用支撑连杆加固；加载螺栓安装在横板上，且上下两个加载螺栓位于同一垂直线上，使上下作用力的方向均通过测试截面。本实用新型提供的装置所适用的试件范围广，装置的部件可拆卸和更换，操作简单,测试结果可靠，重复性高。

Description

一种非金属材料剪切特性的测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种剪切特性测试装置，尤其是一种非金属材料剪切特性的测试装置。
背景技术
非金属材料如纤维增强复合材料(FRP)、泡沫材料、树脂材料、木材等的剪切性能是描述其材料力学特性的重要参数之一。目前测试非金属材料剪切性能的方法主要有短梁垂直剪切测试方法、短梁对角线剪切测试方法、V型槽梁法等，但上述方法均各有利弊。如短梁剪切侧边受力测试方法虽简单，但夹持边角上应力集中明显，局部过早破坏，并且两侧边双向受力易出现剪切和拉压混合破坏模式，测试结果不准确；短梁对角线受力剪切测试时，夹持边角上的应力集中仍旧会导致局部过早破坏，使剪切特性测试结果不准确；而现有的V型槽梁剪切测试方法，虽测试结果较准确，但夹具复杂成本高，适用试件单一。
因此，如何用简单实用的装置较为准确的测试非金属材料的剪切性能，是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种非金属材料剪切特性的测试装置，测试截面剪应力分布均匀，应力集中影响小，试验数据准确，夹持和加载部件可拆卸组装，整体结构简单、制造成本低。
本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种非金属材料剪切特性的测试装置，包括非金属测试试件、应变花、上加载部件和下加载部件，其特征在于，所述上、下加载部件分别夹持在所述非金属测试试件左右两端，所述应变花布置在试件测试截面处，其中：
所述非金属测试试件的上、下表面中部分别开有对称的V形切口，所述V形切口底面设有倒角，所述V形切口中心的连接面为试件测试截面；
所述上、下加载部件均包括垫板、立板、支撑连杆、横板、连接螺栓和加载螺栓，还包括夹持角板或粘接板，其中，所述夹持角板或粘接板固定住所述非金属测试试件的端部，所述夹持角板或粘接板用螺栓依次与垫板、立板连接，根据所述非金属测试试件宽度适当增减垫板；所述立板与横板之间用螺栓连接，并用支撑连杆加固，所述支撑连杆一端与立板、另一端与横板连接；所述加载螺栓安装在横板上；所述上、下加载部件的加载螺栓位于同一垂直线上。
优选地，所述非金属测试试件的材料种类包括纤维增强复合材料(FRR)、泡沫材料、树脂材料和木材。
优选地，对所述非金属测试试件的夹持方式包括两种：对于薄板试件，试件两端与夹持角板用螺栓连接，夹持角板再与垫板和立板用螺栓连接；对于厚板试件，试件两端与粘接板用粘合剂粘连，粘接板再与垫板和立板用螺栓连接。
优选地，对于薄板试件，试件的沿宽度两端各有一对夹持角板，成对的夹持角板分别位于试件沿厚度两侧，各所述夹持角板包括夹角为90°的a边和b边，a边上开通孔，用于夹持和连接试件；b边上开槽孔，用于连接垫板和立板。
优选地，所述粘接板的粘接表面加工成网格状。
优选地，所述横板和立板上设置有多个螺栓孔，至少一个所述支撑连杆设置在横板与立板之间，两端用螺栓连接。
优选地，所述应变花由三个应变片组成，分别为0°、45°和90°应变片。
相对于现有技术，本实用新型的优点在于，V形切口试样的测试截面剪应力分布均匀，无局部过早破坏，可有效减小夹持面应力集中对测试截面剪应力测量结果的影响，试验数据准确。装置的夹持和加载部件可拆卸组装，整体结构简单，适用范围广，制造成本低。
附图说明
图1为本实用新型的非金属材料剪切特性测试装置(薄板试件螺栓夹持方式)示意图，其中，(A)为装置整体图，(B)为螺栓夹持方式示意图，(C)为夹持角板示意图，(D)为应变花布置示意图；
图2为本实用新型的非金属材料剪切特性测试装置(厚板试件粘接夹持方式)示意图，其中，(A)为装置整体图，(B)为粘接板示意图，其中(B-1)、(B-2)、(B-3)分别为左视图，正视图和右视图；
图3为非金属材料测试试样示意图，其中，(A)为薄板试件，(B)为厚板试件；
图4为支撑连杆示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。
如图1～2所示，本实用新型的非金属材料剪切特性测试装置，包括非金属测试试件1、应变花10、上加载部件和下加载部件三部分。其中上、下加载部件均包括夹持角板2、粘接板3、垫板4、立板5、加载螺栓6、横板7和支撑连杆8、加载螺栓9。
如图3所示，非金属测试试件1的上、下表面中部分别开有对称的V形切口，切口处有倒角，切口中心的垂直连接面即为测试截面。
参考图1和图2，在使用本实用新型的非金属材料剪切特性测试装置时，上、下加载部件分别夹持在试件1左右两侧，并对试件施加拉力或压力,使试件1形成剪切受力状态。参考图1(B)，对于薄板试件，将试件1两端与夹持角板2用螺栓6连接；参考图1(C)，夹持角板2的两边夹角为90°，a边上开通孔，用于夹持和连接试件1，b边上开槽孔，用于连接垫板4和立板5，并可以调节成对夹持角板间的距离，适应不同厚度的试件。参考图2(A)，对于厚板试件，将试件1两端与粘接板3用粘合剂粘连；参考图2(B)，粘接板3的粘接表面加工成网格状，便于试件的安装定位，且粘接更牢固。参考图1(D)，在试件1测试截面处布置应变花10，三个应变片角度分别为0°、45°、90°。
将立板5一端与横板7一端用螺栓6连接，两者成直角；至少一个支撑连杆8设置在横板5与立板7之间，将支撑连杆8两端分别与横板5和立板7用螺栓6连接，以利用支撑连杆8强化固定防止横板5变形，保持施加作用力垂直对中。参考图4，支撑连杆8的中部镂空，使紧固前螺栓6能够在镂空槽中移动，可调节所需支撑连杆8的长度。在两个横板7上选择对应螺栓孔，设置加载螺栓9，且上下两个加载螺栓9位于同一垂直线上，使上、下作用力的方向均通过测试截面。
将夹持角板2(或粘接板3)与垫板4、立板5之间用螺栓6连接，根据试件宽度适当增减垫板4。
在两个加载螺栓9上分别施加大小相同、方向相反的作用力，逐步增大作用力直到测试截面破坏；通过最大作用力和测试截面面积，得到非金属测试试件的剪切强度；通过应变花10测得三个正应变，由公式γ＝ε0°+ε90°-2ε45°得到剪应变，从而获得剪应力-剪应变关系。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (7)

1.一种非金属材料剪切特性的测试装置，包括非金属测试试件、应变花、上加载部件和下加载部件，其特征在于，所述上、下加载部件分别夹持在所述非金属测试试件左右两端，所述应变花布置在试件测试截面处，其中：
所述非金属测试试件的上、下表面中部分别开有对称的V形切口，所述V形切口底面设有倒角，所述V形切口中心的连接面为试件测试截面；
所述上、下加载部件均包括垫板、立板、支撑连杆、横板、连接螺栓和加载螺栓，还包括夹持角板或粘接板，其中，所述夹持角板或粘接板固定住所述非金属测试试件的端部，所述夹持角板或粘接板用螺栓依次与垫板、立板连接，根据所述非金属测试试件宽度适当增减垫板；所述立板与横板之间用螺栓连接，并用支撑连杆加固，所述支撑连杆一端与立板、另一端与横板连接；所述加载螺栓安装在横板上；所述上、下加载部件的加载螺栓位于同一垂直线上。
2.根据权利要求1所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，所述非金属测试试件的材料种类包括纤维增强复合材料(FRR)、泡沫材料、树脂材料和木材。
3.根据权利要求1所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，对所述非金属测试试件的夹持方式包括两种：对于薄板试件，试件两端与夹持角板用螺栓连接，夹持角板再与垫板和立板用螺栓连接；对于厚板试件，试件两端与粘接板用粘合剂粘连，粘接板再与垫板和立板用螺栓连接。
4.根据权利要求3所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，对于薄板试件，试件的沿宽度两端各有一对夹持角板，成对的夹持角板分别位于试件沿厚度两侧，各所述夹持角板包括夹角为90°的a边和b边，a边上开通孔，用于夹持和连接试件；b边上开槽孔，用于连接垫板和立板。
5.根据权利要求3所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，所述粘接板的粘接表面加工成网格状。
6.根据权利要求1所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，所述横板和立板上设置有多个螺栓孔，至少一个所述支撑连杆设置在横板与立板之间，两端用螺栓连接。
7.根据权利要求1所述的非金属材料剪切特性的测试装置，其特征在于，所述应变花由三个应变片组成，分别为0°、45°和90°应变片。
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CN104458446A (zh) * 2014-12-10 2015-03-25 中国科学院工程热物理研究所 一种非金属材料剪切特性的测试装置及方法

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