CN204630851U - 一种剪切测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种剪切测试装置，包括夹具底座、导轨、活动夹具、固定夹具；两个导轨纵向并排固定在夹具底座上；活动夹具的两侧设有对称的凸台，凸台上开有通孔，活动夹具通过通孔套在导轨上；还包括中心对中块、第一对中板、第二对中板、楔形块、第一压紧块、第二压紧块、夹具调平板；中心对中块顶部设有与试验件V形缺口配合的凸起；第一对中板、第二对中板均为带有突出台阶的六面体方块；第一压紧块位于固定夹具上夹持面下方并与上夹持面连接；第二压紧块位于活动夹具上夹持面下方并与上夹持面连接。本实用新型可以保证剪切试验件沿厚度方向和长度方向的精确对中并且试验件的装夹操作也非常方便。
Description
技术领域
在本实用新型涉及复合材料力学测试领域，特别是涉及到一种剪切测试装置。
背景技术
复合材料具有高的比强度和比模量，因此是制造飞机结构的理想材料。复合材料的剪切性能是其重要的性能指标，是结构设计时的重要依据。因此，复合材料剪切性能测试的准确性与结构设计的可靠性直接相关。
目前，复合材料剪切性能测试方法主要有：薄壁圆管扭转试验、10°偏轴拉伸试验、±45°偏轴拉伸试验和Iosipescu（约赛佩斯库）剪切试验等。
薄壁圆管扭转试验将剪切载荷直接作用于复合材料，这种方法测得的剪切性能结果是理想的。但是由于薄壁圆管扭转试验件的加工制作难度大、成本高并且需要专门的测试加载设备，因此这种剪切测试方法的使用受到了限制。
10°偏轴拉伸试验和±45°偏轴拉伸试验采用普通的矩形拉伸试样，试样的结构简单并且试验时不需要专门的夹具。但是由于偏轴拉伸中存在拉剪耦合效应，试验区域不是纯剪切应力场，因此测试结果并不准确。同时，偏轴拉伸试验件的尺寸较大，增加了批量试验的成本。
如图1、图2所示，Iosipescu剪切试验采用具有双V形切口的板状试验件和一种名为“Wyoming”的试验夹具。试验研究与理论分析表明，该方法可以在试验件两V形切口之间的区域产生均匀的纯剪切应力场。因此，使用这种方法可以较为准确的测得复合材料的剪切性能。同时，双V形切口试验件的尺寸较小，降低了复合材料剪切性能的测试成本。该方法所得测试结果的准确性依赖于“Wyoming”试验夹具的可靠性。在复合材料V形切口剪切性能试验标准ASTM D5379中公开的剪切测试装置只是在原理上满足了Iosipescu剪切试验的要求，在实际使用中发现这种剪切装置存在着诸多不足，例如：难以保证试验件的可靠对中并且装置的对中速度较慢，装置的装夹操作也不方便等。有研究人员（Melin L N, Neumeister J M. Measuring constitutive shear behavior of orthotropic composites and evaluation of the modified Iosipescu test[J]. Composite Structures, 2006,76(1–2):106-115.）对ASTM D5379标准建议的夹具进行了一定程度上的优化设计，期望解决试验中存在的问题，但是其优化方案比较复杂。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种可以保证剪切试验件沿厚度方向和长度方向的精确对中并且试验件的装夹操作也非常方便的剪切测试装置。本实用新型的剪切测试装置结构简单、操作方便。
为了解决上述技术问题，本发明提供的一种剪切测试装置，包括夹具底座、导轨、活动夹具、固定夹具；所述固定夹具固定在夹具底座上；其特征在于：所导轨有两个，纵向并排固定在夹具底座上，活动夹具的两侧设有对称的凸台，凸台上开有与导轨相配合的通孔，活动夹具通过通孔套在导轨上；还包括中心对中块、第一对中板、第二对中板、楔形块、第一压紧块、第二压紧块、夹具调平板；所述中心对中块顶部设有与试验件V形缺口配合的凸起；所述第一对中板、第二对中板均为带有突出台阶的六面体方块；所述第一压紧块位于固定夹具上夹持面下方，第一压紧块通过第一夹紧螺栓与固定夹具上夹持面连接；所述第二压紧块位于活动夹具上夹持面下方，第二压紧块通过第二夹紧螺栓与活动夹具上夹持面连接。
作为改进，第一对中板、第二对中板、夹具调平板、中心对中块均具有磁性。
作为改进，所述凸台为两对。
作为改进，所述导轨为圆柱形。
本发明的有益效果在于：
（1）本实用新型中使用了中心对中块，改善了沿试验件长度方向的对中性能并且不受试验件长度的影响。
（2）本实用新型使用了磁性对中板，通过设计合适尺寸的对中板可以使剪切试验件沿厚度方向对中。对于不同厚度的试验件，更换相应合适尺寸的对中板即可完成沿试验件沿厚度方向的对中，无需对剪切试验装置的主体部分进行修改，扩大了剪切测试装置的使用范围，降低了测试成本。同时，由于对中板具有磁性，可以直接吸附到固定夹具和活动夹具上对试验件进行对中，无需对对中板进行额外的支撑，简化了夹具的结构并使夹具的操作变得更方便。
（3）本实用新型使用了楔形块和夹具调平板，可以保证活动夹具与固定夹具下夹持面的对齐，由于夹具调平板也具有磁性，因此通过磁性吸附的辅助作用可以使夹具下夹持面的对齐操作变得更方便。楔形块在一定范围内可以连续的调节活动夹头的高度，因此即使活动夹头的高度尺寸发生了变化使用楔形块进行轻微的调整即可进行试验而无需对夹具进行修复。
附图说明
图1为现有技术中双V形切口试验件的结构示意图；
图2为现有技术中ASTM D5379中公开的剪切测试装置的结构示意图；
图3为本实用新型的中心对中块的结构示意图；
图4为本实用新型的对中板的结构示意图；
图5为本实用新型的楔形块的结构示意图；
图6为本实用新型在使用夹具调平板时的正视图；
图7为本实用新型在对双V形切口试验件对中时的正视图；
图中：1-双V形切口试验件、2-中心对中块、3-第一对中板、4-第二对中板、5-楔形块、6-夹具底座、7-活动夹具、8-导轨、9-加载头、10-夹紧螺栓、11-固定夹具、12-第一压紧块、13-第二压紧块、14-夹具调平板。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作详细说明。
如图1至7所示，本发明剪切测试装置，包括加载头、夹具底座6、导轨8、活动夹具7、固定夹具11；所述加载头固定在活动夹具7顶部；所述导轨8为圆柱形；所述夹具底座6上开有矩形槽和圆形孔，矩形槽用于安装固定夹具11，圆形孔用于安装导轨8；所述固定夹具11底部开有一对螺纹孔，可通过螺栓与夹具底座6的矩形槽相连，固定夹具11的顶部开有一个螺纹孔，用于安装第一夹紧螺栓9；两个导轨8通过螺栓纵向并排固定在圆形孔中；所述活动夹具7顶部开有一个螺纹孔，用于安装第二夹紧螺栓10，活动夹具7的两侧设有对称的凸台，凸台为两对，凸台上开有圆形通孔，圆形通孔可以与导轨8配合，活动夹具7通过圆形通孔套在导轨8上，活动夹具7可沿导轨8的长度方向移动；还包括中心对中块2、第一对中板3、第二对中板4、楔形块5、夹具调平板14、第一压紧块12、第二压紧块13；所述中心对中块2顶部设有与试验件V形缺口配合的凸起；所述楔形块5顶部为斜面，在一定范围内可以连续地调整活动夹具7的高度；所述第一对中板3、第二对中板4均为带有突出台阶的六面体方块；所述第一压紧块12、第二压紧块13均为六面体方块，顶部开有盲孔；固定夹具11、活动夹具7顶部均开有螺纹孔；所述第一压紧块12位于固定夹具11上夹持面下方，第一压紧块12通过第一夹紧螺栓9连接固定夹具11的上夹持面；所述第二压紧块13位于活动夹具7上夹持面下方，第二压紧块13通过第二夹紧螺栓10与活动夹具7的上夹持面连接；所述第一对中板3、第二对中板4、夹具调平板14、中心对中块2均具有磁性。
本实用新型的使用步骤：
步骤1、如图6所示，将夹具调平板14吸附到活动夹具7和固定夹具11上，保证活动夹具7和固定夹具11的下夹持面相互对齐；
步骤2、如图6所示，将楔形块5放入活动夹具7下方对活动夹具7进行支撑，然后将夹具调平板14卸下；
步骤3、如图7所示，将第一对中板3吸附到固定夹具11的下夹持面上，将第二对中板4吸附到活动夹具7的下夹持面上；
步骤4、将双V形切口试验件1安装到活动夹具7和固定夹具11的下夹持面上，通过中心对中块2调整双V形切口试验件1的位置，使其沿长度方向对中，通过第一对中板3和第二对中板4的限位作用，完成了双V形切口试验件1沿试验件沿厚度方向的对中；
步骤5、旋紧第一夹紧螺栓9和第二夹紧螺栓10，使第一压紧块12和第二压紧块13向下移动并压紧双V形切口试验件1；
步骤6、将中心对中块2与楔形块5从剪切测试装置上卸下；
步骤7、将剪切测试装置安装到试验机上便可进行复合材料的剪切试验。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种剪切测试装置，包括夹具底座（6）、活动夹具（7）、导轨（8）、固定夹具（11）；所述固定夹具（11）固定在夹具底座（6）上；其特征在于：所述导轨（8）有两个，纵向并排固定在夹具底座（6）上，活动夹具（7）的两侧设有对称的凸台，凸台上开有与导轨（8）相配合的通孔，活动夹具（7）通过通孔套在导轨（8）上；还包括中心对中块（2）、第一对中板（3）、第二对中板（4）、楔形块（5）、第一压紧块（12）、第二压紧块（13）、夹具调平板（14）；所述中心对中块（2）顶部设有与试验件V形缺口配合的凸起；所述第一对中板（3）、第二对中板（4）均为带有突出台阶的六面体方块；所述第一压紧块（12）位于固定夹具（11）上夹持面下方，第一压紧块（12）通过第一夹紧螺栓（9）与固定夹具（11）上夹持面连接；所述第二压紧块（13）位于活动夹具（7）上夹持面下方，第二压紧块（13）通过第二夹紧螺栓（10）与活动夹具（7）上夹持面连接。
2.根据权利要求1所述的剪切测试装置，其特征在于：所述第一对中板（3）、第二对中板（4）、夹具调平板（14）、中心对中块（2）均具有磁性。
3.根据权利要求1所述的剪切测试装置，其特征在于：所述凸台为两对。
4.根据权利要求1或3所述的剪切测试装置，其特征在于：所述导轨（8）为圆柱形。
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