CN220399113U - 一种压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具，压缩强度测试夹具，用于测试复合材料的压缩性能，压缩强度测试夹具包括相对设置的上模具和下模具，上模具和下模具之间具有用于放置复合材料的间隙；上模具和/或下模具的侧面设有检测装置，检测装置用于对间隙内的复合材料的相对位置进行检测。本公开的压缩强度测试夹具，通过检测装置能够直观地判断复合材料的边缘是否平齐，以对边缘不平齐的复合材料及时进行校正，在通过上模具和下模具对复合材料施加作用力时，可以保证放置于上模具和下模具之间的间隙的复合材料受力均匀，从而可以有效保证对复合材料的压缩强度测试结果的准确性。

Description

一种压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具

技术领域

本公开涉及力学测试技术领域，尤其涉及一种压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具。

背景技术

随着科技的发展，高强度复合材料以其自重轻、承载力大，抗疲劳，耐腐蚀等优越的性能而被广泛的应用在各个领域，常见的复合材料例如碳纤维增强塑料、超高分子量聚乙烯纤维增强塑料等，由于复合材料广泛的用途，因此针对复合材料压缩性能测试也越来越受到关注。

复合材料在进行压缩前需要准确地安装在夹具中，即保证复合材料在夹具中的边缘平齐，否则会造成复合材料受力不均匀的问题，从而严重影响试验的准确性。

实用新型内容

以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本公开第一方面提供一种压缩强度测试夹具，用于测试复合材料的压缩性能，所述压缩强度测试夹具包括相对设置的上模具和下模具，所述上模具和所述下模具之间具有用于放置所述复合材料的间隙；

所述上模具和/或所述下模具的侧面设有检测装置，所述检测装置用于对所述间隙内的所述复合材料的相对位置进行校准。

本公开一些实施例中，所述上模具包括第一表面，所述下模具包括第二表面，所述间隙位于所述第一表面和所述第二表面之间，所述检测装置包括至少一个挡条；

所述挡条的顶面与所述第一表面平行，所述至少一个挡条的侧面与所述上模具的侧面平行，所述挡条的顶面低于所述第一表面且高于所述第二表面设置。

本公开一些实施例中，所述压缩强度测试夹具还包括至少一个伸缩结构；

所述伸缩结构用于驱动所述挡条沿靠近所述第一表面或靠近所述第二表面的方向运动。

本公开一些实施例中，所述上模具的侧面包括第一侧面以及与所述第一侧面相邻设置的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面上分别设置有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和所述第二滑槽相互连通，所述伸缩结构滑动安装于所述第一滑槽和所述第二滑槽内；和/或，

所述下模具的侧面包括第三侧面以及与所述第三侧面相邻设置的第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面上分别设置有第三滑槽和第四滑槽，所述第三滑槽和所述第四滑槽相互连通，所述伸缩结构滑动安装于所述第三滑槽和所述第四滑槽内。

本公开一些实施例中，至少部分所述第一表面和/或至少部分所述第二表面上设置有条纹结构。

本公开一些实施例中，所述复合材料沿所述第一表面的长度方向延伸，所述条纹结构的条纹沿所述第一表面的长度方向依次排布。

本公开一些实施例中，所述上模具和所述下模具通过多个螺栓相接，所述螺栓用于调节所述间隙的大小。

本公开第二方面提供一种压缩模量测试夹具，所述压缩模量测试夹具包括上述的压缩强度测试夹具，所述上模具的第一表面设置有第一凹槽；和/或，所述下模具的第二表面相对所述第一表面设置有第二凹槽；

所述复合材料的部分结构暴露于所述第一凹槽和/或所述第二凹槽内。

本公开一些实施例中，所述复合材料暴露于所述第一凹槽和/或第二表面的部分结构的表面上设置有应变片，所述应变片位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间。

本公开一些实施例中，所述第一凹槽贯穿上模具的两个第一侧面设置；所述第二凹槽贯穿下模具的两个第三侧面设置。

本公开实施例所提供的压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具，具有以下有益效果：通过检测装置能够直观地判断复合材料的边缘是否平齐，以对边缘不平齐的复合材料及时进行校正，在通过上模具和下模具对复合材料施加作用力时，可以保证放置于上模具和下模具之间的间隙的复合材料受力均匀，从而可以有效保证对复合材料的压缩强度测试结果的准确性。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与描述一起用于解释本公开实施例的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本公开的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开示例性实施例示出的压缩强度测试夹具的立体结构图；

图2为本公开示例性实施例示出的压缩强度测试夹具的下模具的立体结构图；

图3为本公开示例性实施例示出的压缩模量测试夹具的立体结构图。

图中：

100、压缩强度测试夹具；

1、上模具；2、下模具；3、间隙；4、检测装置；401、挡条；402、伸缩结构；5、第一表面；6、第二表面；7、第一侧面；8、第二侧面；9、第一滑槽；10、第二滑槽；11、第三侧面；12、第四侧面；13、第三滑槽；14、第四滑槽；15、条纹结构；16、螺栓；

200、压缩模量测试夹具；

21、第一凹槽；22、第二凹槽；23、应变片；24、加强片；25、复合材料。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

复合材料，例如碳纤维复合材料，具有优异的比强度、比模量、耐疲劳等特性，并作为主结构材料被广泛应用于航天航空等高端装备领域，而复合材料的压缩性能一直是复合材料力学性能评价表征研究的难点。在测试复合材料的压缩性能时，需将复合材料置于测试夹具中，通过测试夹具对复合材料施加作用力，以实现对复合材料的压缩性能测试。然而，放置在测试夹具内的复合材料的位置容易产生偏离，且可能出现复合材料的边缘不平齐的问题，在夹具对复合材料施加作用力的过程中，造成复合材料受力不均，测试准确性较差的问题。

为了解决上述技术问题，本公开示例性的实施例中提供一种压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具，

通过检测装置4能够直观地判断复合材料25的边缘是否平齐，以对边缘不平齐的复合材料25及时进行校正，在通过上模具1和下模具2对复合材料25施加作用力时，可以保证放置于上模具1和下模具2之间的间隙3的复合材料25受力均匀，从而可以有效保证对复合材料25的压缩强度测试结果的准确性。

下面结合附图，对本实用新型所提供压缩强度测试夹具和压缩模量测试夹具进行详细的说明。

如图1所示，本公开一示例性实施例提供一种压缩强度测试夹具100，用于测试复合材料25的压缩性能，压缩强度测试夹具100包括相对设置的上模具1和下模具2，上模具1和下模具2之间具有用于放置复合材料25的间隙3；复合材料25放置于该间隙3中，可以通过调整上模具1和下模具2之间的相对位置，调整间隙3的大小，从而调整上模具1和下模具2对复合材料25施加的作用力大小。

参考图1，上模具1的侧面或者下模具2的侧面可以设置检测装置4，检测装置4用于对间隙3内的复合材料25的相对位置进行校准。

当然，可以理解的是，上模具1和下模具2的侧面可以均设置检测装置4。其中，上模具1和下模具2的侧面设置的检测装置4可以分别用于对间隙3内的复合材料25的顶表面和底表面进行检测，也可以实现对复合材料25的侧面的检测工作，当复合材料25的边缘不平齐时，可以将复合材料25取出，并对复合材料25的边缘进行校正。

本实施例中，通过检测装置4能够直观地判断复合材料25的边缘是否平齐，以对边缘不平齐的复合材料25及时进行校正，在通过上模具1和下模具2对复合材料25施加作用力时，可以保证放置于上模具1和下模具2之间的间隙3的复合材料25受力均匀，从而可以有效保证对复合材料25的压缩强度测试结果的准确性。

在一些实施例中，继续参考图1，上模具1包括第一表面5，下模具2包括第二表面6，间隙3位于第一表面5和第二表面6之间，检测装置4包括至少一个挡条401。挡条401的顶面与第一表面5和第二表面6平行，至少一个挡条401的侧面与上模具1的侧面平行，挡条401的顶面低于第一表面5且高于第二表面6设置。

示例性地，挡条401可以呈条状，在通过挡条401对复合材料25进行检测时，例如可以观察顶面与复合材料25的顶表面或底表面的两边是否位于同一水平线，或者观察顶面与复合材料25的顶表面或底表面的两边的高度差是否相同，以判断复合材料25的顶表面或者底表面的边缘是否平齐。可以以挡条401的侧面为基准面，在远离挡条401的方向上，若复合材料25的侧面向外凸出或向内凹陷，可以判定复合材料25的侧面产生歪斜。

本实施例中，挡条401的结构简单，且通过挡条401可以较为直观地对复合材料25进行检测，并可根据检测结果对边缘不平齐的复合材料25进行校正，以保证在对复合材料25施加作用力时，复合材料25受力均匀，进而保证复合材料25的压缩性能的测试结果的准确性。

示例性地，挡条401还可以呈圆柱状，圆柱状的挡条401的顶面与第一表面5和第二表面6平行，圆柱状的挡条401的母线与第一表面5和第二表面6垂直，本实施例中，可以以圆柱状挡条401的母线作为基准线，判断复合材料25的侧面是否产生歪斜。

在一些实施例中，继续参考图1，压缩强度测试夹具还包括至少一个伸缩结构402。伸缩结构402用于驱动挡条401沿靠近第一表面5或靠近第二表面6的方向运动。

在将复合材料25放置于间隙3内之后，若挡条401的顶面与复合材料25的顶表面或者底表面存在较大的高度差，可以通过伸缩结构402调整挡条401的顶面的高度，使挡条401的顶面靠近复合材料25的顶表面或底表面，或者使挡条401的顶面能够与复合材料25的顶表面或底表面的部分表面平齐，以提高对顶表面和底表面的检测的精准性。

本实施例中，通过伸缩结构402能够有效调节挡条401的高度，使挡条401能够靠近复合材料25的顶表面或者底表面，达到精准判别复合材料25的边缘是否平齐的目的，从而提高挡条401对复合材料25的检测的精准性，在夹具对复合材料25施加作用力的过程中，能够保证复合材料25受力均匀。

在一些实施例中，继续参考图1，上模具1的侧面包括第一侧面7以及与第一侧面7相邻设置的第二侧面8，第一侧面7和第二侧面8上分别设置有第一滑槽9和第二滑槽10，第一滑槽9和第二滑槽10相互连通，伸缩结构402滑动安装于第一滑槽9和第二滑槽10内。

当伸缩结构402位于第一滑槽9内时，挡条401可以用于检测与第一侧面7同侧设置的顶表面或者底表面的边缘是否平齐，当伸缩结构402位于第二滑槽10内时，挡条401可以用于检测与第二侧面8同侧设置的顶表面或者底表面的边缘是否平齐。

在对顶表面或者底表面进行检测时，可以通过伸缩结构402调整挡条401的顶面的高度，并可以使挡条401的顶面与顶表面的边缘的一端平齐，其后可以使伸缩结构402以及挡条401沿第一滑槽9滑动，并可以在伸缩结构402的滑动过程中，持续观察挡条401的顶面与复合材料25的顶表面是否存在高度差，或者也可以在将伸缩结构402移动至顶边面边缘的另一端时，观察复合材料25的顶表面是否与挡条401的顶面存在高度差。当伸缩结构402滑动至第二滑槽10内时，可通过伸缩结构402再次调节挡条401的高度，并使挡条401的顶面与复合材料25的顶表面的边缘平齐，其后使伸缩结构402以及挡条401沿第二滑槽10滑动，并观察伸缩结构402滑行过程中，伸缩结构402的顶面与复合材料25的顶表面是否存在高度差。

本实施例中，伸缩结构402以及挡条401沿第一滑槽9和第二滑槽10滑行，可以有效检测复合材料25的顶表面和底表面各处与挡条401的顶表面之间是否存在高度差，以判定复合材料25各个边缘是否平齐，并能够有效提高判定精确度。

继续参考图1，在一些实施例中，下模具2的侧面包括第三侧面11以及与第三侧面11相邻设置的第四侧面12，第三侧面11和第四侧面12上分别设置有第三滑槽13和第四滑槽14，第三滑槽13和第四滑槽14相互连通，伸缩结构402滑动安装于第三滑槽13和第四滑槽14内。

在对顶表面或者底表面进行检测时，可以通过伸缩结构402调整挡条401的顶面的高度，并可以使挡条401的顶面与顶表面的边缘的一端平齐，其后可以使伸缩结构402以及挡条401沿第三滑槽13滑动，并可以在伸缩结构402的滑动过程中，持续观察挡条401的顶面与复合材料25的顶表面是否存在高度差，或者也可以在将伸缩结构402移动至顶边面边缘的另一端时，观察复合材料25的顶表面是否与挡条401的顶面存在高度差。当伸缩结构402滑动至第四滑槽14内时，可通过伸缩结构402再次调节挡条401的高度，并使挡条401的顶面与复合材料25的顶表面的边缘平齐，其后使伸缩结构402以及挡条401沿第四滑槽14滑动，并观察伸缩结构402滑行过程中，伸缩结构402的顶面与复合材料25的顶表面是否存在高度差。

继续参考图1，在其他的实施例中，第一侧面7和第二侧面8上分别设置有第一滑槽9和第二滑槽10，第一滑槽9和第二滑槽10相互连通，伸缩结构402滑动安装于第一滑槽9和第二滑槽10内。同时，第三侧面11和第四侧面12上分别设置有第三滑槽13和第四滑槽14，第三滑槽13和第四滑槽14相互连通，伸缩结构402滑动安装于第三滑槽13和第四滑槽14内。

本实施例中，设置在第一滑槽9和第二滑槽10内的伸缩结构402可以用于检测复合材料25的顶表面是否平齐，或者可以用于检测与第一侧面7和第三侧面11同侧的复合材料25的顶表面或者底表面是否平齐。设置在第三滑槽13和第四滑槽14内的伸缩结构402可以用于检测复合材料25的顶表面是否平齐，或者可以用于检测与第二侧面8和第四侧面12同侧的复合材料25的顶表面或者底表面是否平齐。如此可以同时检测复合材料25的多个边缘是否平齐，以有效提高工作效率。

参考图1并结合图2，在一些实施例中，至少部分第一表面5和/或至少部分第二表面6上设置有条纹结构15。

为了增强复合材料25的整体强度，使复合材料25在压缩性能的测试过程中能够承受更大的载荷和压力，并且加强片24可以改善复合材料25表面的应力分布，使复合材料25受力更为均匀。呈条状的复合材料25的两端通常设置有加强片24，本实施例中，条纹结构15用于与复合材料25两端的加强片24接触，在作用力一定的情况下，条纹结构15与加强片24的接触面积更小，条纹结构15与加强片24之间的摩擦力更大，因此在受力过程中，不易产生打滑的问题。

在一些实施例中，继续参考图2，复合材料25沿第一表面5的长度方向延伸，条纹结构15的条纹沿第一表面5的长度方向依次排布。

本实施例中，将复合材料25沿第一表面5的长度方向放置，可以减少上模具1以及与之相对应的下模具2的尺寸，从而降低测试夹具的生产成本，同时，将条纹结构15的条纹沿第一表面5的长度方向设置，可以增加条纹的分布数量，从而提高复合材料25的加强片24与上模具1以及下模具2之间的接触稳定性，以进一步避免复合材料25在受压过程中产生打滑的问题。

示例性地，条纹可以呈条状或者波浪状，本实施例对此不作限制。

在一些实施例中，继续参考图1，上模具1和下模具2通过多个螺栓16相接，螺栓16用于调节间隙3的大小。

可以通过扭力扳手扭动螺栓16，以调节上模具1和下模具2之间的间隙3的大小其中，扭力扳手需要带有刻度，以实现对螺栓16的精准调控，从而实现对间隙3大小的精准调节。

本实施例中，螺栓16一方面可以对上模具1和下模具2起到良好的固定以及限位作用，另一方面可以通过扭动螺栓16调节间隙3的大小，从而达到调节上下模具2对间隙3内的复合材料25所施加的压力的目的，且采用螺栓16调节间隙3的大小的方式较为简单，耗时较短，能够有效提高复合材料25的压缩强度的测试效率。

参考图3，本公开另一示例性的实施例提供一种压缩模量测试夹具200，压缩模量测试夹具200包括上述实施例的压缩强度测试夹具100，上模具1的第一表面5设置有第一凹槽21；复合材料25的部分结构暴露于第一凹槽21内。在其他的实施例中，下模具2的第二表面6相对第一表面5设置有第二凹槽22，复合材料25的部分结构暴露于第二凹槽22内。当然，可以理解的是，第一表面5设置第一凹槽21的同时，第二表面6上可以设置有第二凹槽22，复合材料25的部分结构的顶表面暴露于第一凹槽21中，底表面暴露于第二凹槽22中。

本实施例中，通过检测装置4能够直观地判断复合材料25的边缘是否平齐，以对边缘不平齐的复合材料25及时进行校正，在通过上模具1和下模具2对复合材料25施加作用力时，可以保证放置于上模具1和下模具2之间的间隙3的复合材料25受力均匀，进而保证复合材料25的压缩模量的测试结果的准确性。

此外，在对复合材料25的模量进行测试时，复合材料25的部分结构上需要外接导线，以实现数据的外部传输，第一凹槽21和第二凹槽22的设置，可以确保导线测试夹具具有放置导线的空间，从而避免测试过程中导线脱离，影响测试结果的问题。

参考图3，在一些实施例中，复合材料25暴露于第一凹槽21和/或第二表面6的部分结构的表面上设置有应变片23，应变片23位于第一凹槽21和第二凹槽22之间。

其中，应变片23用于获取复合材料25受力过程中的模量数据，应变片23与导线相接，通过导线实现模量数据的外部传输。

本实施例中，由于设置了第一凹槽21和第二凹槽22，测试夹具可以在容置应变片23的情况下，较好地容置与应变片23相接的导线，从而保证测试夹具能够实现模量数据的良好传输。

参考图1和图3，在一些实施例中，第一凹槽21贯穿上模具1的两个第一侧面7设置；第二凹槽22贯穿下模具2的两个第三侧面11设置。

本实施例中，第一凹槽21和第二凹槽22分别贯穿第一侧面7和第三侧面11设置，能够确保与复合材料25上的应变片23电性连接的导线可以与外部仪器电性相接，从而保证应变片23获取的数据能够传输至外部仪器中，并由外部仪器实现对模量数据的处理和分析。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例性的实施例”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

可以理解的是，本公开所使用的术语“第一”、“第二”等可在本公开中用于描述各种结构，但这些结构不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个结构与另一个结构区分。

在一个或多个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的多个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本公开的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本公开。但正如本领域技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本公开。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种压缩强度测试夹具，用于测试复合材料的压缩性能，其特征在于，所述压缩强度测试夹具包括相对设置的上模具和下模具，所述上模具和所述下模具之间具有用于放置所述复合材料的间隙；

所述上模具和/或所述下模具的侧面设有检测装置，所述检测装置用于对所述间隙内的所述复合材料的相对位置进行检测。

2.根据权利要求1所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，所述上模具包括第一表面，所述下模具包括第二表面，所述间隙位于所述第一表面和所述第二表面之间，所述检测装置包括至少一个挡条；

所述挡条的顶面与所述第一表面平行，所述至少一个挡条的侧面与所述上模具的侧面平行，所述挡条的顶面低于所述第一表面且高于所述第二表面设置。

3.根据权利要求2所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，所述压缩强度测试夹具还包括至少一个伸缩结构；

所述伸缩结构用于驱动所述挡条沿靠近所述第一表面或靠近所述第二表面的方向运动。

4.根据权利要求3所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，所述上模具的侧面包括第一侧面以及与所述第一侧面相邻设置的第二侧面，所述第一侧面和所述第二侧面上分别设置有第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽和所述第二滑槽相互连通，所述伸缩结构滑动安装于所述第一滑槽和所述第二滑槽内；和/或，

所述下模具的侧面包括第三侧面以及与所述第三侧面相邻设置的第四侧面，所述第三侧面和所述第四侧面上分别设置有第三滑槽和第四滑槽，所述第三滑槽和所述第四滑槽相互连通，所述伸缩结构滑动安装于所述第三滑槽和所述第四滑槽内。

5.根据权利要求2-4任一项所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，至少部分所述第一表面和/或至少部分所述第二表面上设置有条纹结构。

6.根据权利要求5所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，所述复合材料沿所述第一表面的长度方向延伸，所述条纹结构的条纹沿所述第一表面的长度方向依次排布。

7.根据权利要求2-4任一项所述的压缩强度测试夹具，其特征在于，所述上模具和所述下模具通过多个螺栓相接，所述螺栓用于调节所述间隙的大小。

8.一种压缩模量测试夹具，其特征在于，所述压缩模量测试夹具包括如权利要求1-7任一项所述的压缩强度测试夹具，所述上模具的第一表面设置有第一凹槽；和/或，所述下模具的第二表面相对所述第一表面设置有第二凹槽；

所述复合材料的部分结构暴露于所述第一凹槽和/或所述第二凹槽内。

9.根据权利要求8所述的压缩模量测试夹具，其特征在于，所述复合材料暴露于所述第一凹槽和/或第二表面的部分结构的表面上设置有应变片，所述应变片位于所述第一凹槽和所述第二凹槽之间。

10.根据权利要求8所述的压缩模量测试夹具，其特征在于，所述第一凹槽贯穿上模具的两个第一侧面设置；所述第二凹槽贯穿下模具的两个第三侧面设置。