专利名称：一种用于复合材料薄层板压缩力学性能测试的夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及复合材料薄层板压缩力学性能测试所使用的夹具，更具体地说， 本实用新型涉及一种用于测试复合材料薄层板的开孔压缩和冲击后压缩性能夹具，可以应用于测试室温条件，尤其是低温条件和高温条件下的压缩性能。
背景技术：
复合材料已经成功的应用于航空、航天、能源、电气、化工、交通运输等领域，但目前还不具备完善的设计与评价体系。压缩性能是复合材料基本力学性能之一，是结构设计中必须使用的数据，然而可靠试验数据依赖于有效可靠的试验技术。目前测试复合材料薄层板压缩性能夹具通常采用夹板的夹具，如ASTMD6484中提供的开孔压缩夹具，其主要特征是用两个在试样开孔相应位置留有观察窗的夹板来防止试样失稳，夹板两侧用两个档板减小夹具弯曲效应，然后通过侧面或端部的方式施加载荷，其试验时要求在试样和夹板间留有O. 05±0. 05mm的间隙。HB6739中提供的冲击后压缩性能夹具，其主要特征是用夹板和边界支持挡板通过螺钉连接夹持试样。对于ASTM D6484中夹具的缺点在于I)夹具要求的夹持试样时保留O. 05±0. 05mm的间隙不易控制，尤其是在低温或高温试验时，由于试样和夹具热膨胀差异，使得夹具和试样间的间隙更难控制；2)当试样厚度发生变化，试样对中困难，而且夹具尺寸需要做相应的修改。两个夹具共同的缺点在于I)当试样夹具间间隙控制不当(比如紧贴试样一表面)，试样和夹具大面积接触而产生的摩擦力严重影响试验结果；2)螺纹连接在低温或高温下应用时会失效；3)试验夹具安装不便费时，而且人为造成的误差大。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于复合材料薄层板压缩力学性能测试的夹具，以解决在低温、室温、高温条件下试样和夹具间隙不易控制、测试结果误差大、夹具使用范围小的问题。为解决存在的技术问题，本实用新型采用的技术方案为用于复合材料薄层板压缩力学性能测试的夹具，包括圆球I、上压头2、两块锯齿状楔块3和下夹具4，所述的夹具是对称结构；所述的上压头2为长方体，其上表面带有盲孔5，所述盲孔5的直径小于圆球 I的直径；所述的两块锯齿状楔块3相对称，所述锯齿状楔块3与下夹具4相接触的斜面带有斜面凸台7，与试样接触的直面带有锯齿9，所述锯齿9上带有凹槽8，凹槽8的深度小于锯齿9的深度；所述的下夹具4为长方体结构，所述下夹具4上部的两端带有档杆10，与上压头2长方体的两端面相配合，用于上压头2的定位，所述下夹具4的正面中间为一倒梯形通孔，所述倒梯形通孔的梯形斜面11与锯齿状楔块3的斜面相接触吻合，所述下夹具4倒梯形通孔的底面是试样放置面12，所述下夹具4沿试样加载方向的中间开有斜面槽口 13， 斜面槽口 13的宽度和深度与锯齿状楔块3的斜面凸台7的宽度和高度相配合，斜面槽口 13 底面与试样放置面12在同一平面。所述上压头2长方体的两端面与下夹具4的档杆10内侧面相配合，可以为任何型面，如直面、斜面、凸面及圆弧面等，优选所述上压头2长方体与下夹具4的档杆10接触的两端面为外圆弧面6，所述下夹具4的档杆10的内侧具有与外圆弧6相应的内圆弧面相配
入
口 ο所述锯齿状楔块3为轻质高强且摩擦系数小材料，如聚四氟乙稀、石墨等材料，优选石墨材料。所述下夹具4的梯形斜面11上吸附有一层石墨粉体材料。有益效果本实用新型用于测试复合材料薄层板压缩力学性能，采用本发明的夹具测试时，通过带有凹槽的锯齿状楔块来防止试样失稳，通过锯齿减小了试样和夹具的接触面积以减小摩擦力对试验结果的影响，使得实验结果更加接近材料的真实压缩性能；在低温、室温和高温下使用同一夹具。

图I是本发明夹具的装配图；图2是本发明的上压头2示意图；图3本发明锯齿状楔块3示意图；图4本发明的下夹具4示意图。 其中，I-圆球，2-上压头，3-锯齿状楔块，4-下夹具，5-盲孔，6-外圆弧面，7-斜面凸台，8-凹槽,9-锯齿，10-档杆，11-梯形斜面，12-试样放置面，13-斜面槽口。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本实用新型做进一步说明本实用新型的思路是通过利用两个锯齿状楔块的自重来夹持试样，以防止试样失稳，楔块上的锯齿是为了减小试样和夹具的接触面积以减小摩擦力对实验结果的影响，当在低温或高温条件下试验时通过楔块自由滑动来释放热应力对试验结果的影响；上压头和下夹具采用圆弧配合和采用圆球加载系统是为了保证施加单一方向的压缩载荷。本实用新型的用于复合材料薄层板压缩力学性能测试的夹具包括圆球I、上压头
2、锯齿状楔块3和下夹具4。夹具是对称结构；圆球I材料要求刚度大；上压头2为两边带有圆弧的长方体，其上表面带有盲孔5，孔的直径小于圆球I的直径；长方体两端设有外圆弧面6，外圆弧面6能和下夹具4的档杆10的内圆弧面相配合；锯齿状楔块3和下夹具4面相接触的梯形斜面11有一斜面凸台7，并能和下夹具4沿加载方向的开槽相配合；其和试样接触面为一带有凹槽8，其深度为I 3mm;且其沿楔块厚度方向带有锯齿9 ;锯齿状楔块 3的斜面角度为15 30°，锯齿间距为10 20mm，锯齿的齿槽深度为5 IOmm ;锯齿状楔块为轻质高强材料，且摩擦系数小；下夹具4为长方体结构，其中间为一梯形通孔，其楔块斜边为锯齿状楔块3相接触的梯形斜面11 ;下夹具4沿试样加载方向开有槽口直到试样和下夹具4接触表面的试样放置面12，为了制造方便，其宽度可以贯穿整个下夹具4宽度方向。
实施例本实施例用于测试玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的开孔压缩性能，准备测试试样的外形尺寸为100 X 36 X 3_。本实施例的结构见图I :包括圆球I、上压头2、锯齿状楔块3和下夹具4。圆球I选用高强度高模量材料；上压头2见图2，采用两边带有圆弧的长方体结构，材料选用高强度高模量材料。锯齿状楔块3和下夹具斜面相接触的梯形斜面11有一斜面凸台7，和试样相接触的面带有凹槽8，且带有锯齿9，见图3。锯齿状楔块3选用轻质高强材料且润滑性能好的石墨材料，锯齿间距为15mm,锯齿深度为8mm。下夹具4为长方体结构，如图4所示。其中间为一梯形通孔，其梯形斜面11为锯齿状楔块3相接触的斜面，下夹具4沿试样加载方向开有斜面槽口 13，直到试样和下夹具4 接触表面的试样放置面12，其宽度贯穿整个下夹具4宽度方向。锯齿状楔块3插入下夹具 4内的梯形斜面11的位置，且锯齿状楔块3的斜面和下夹具4的梯形斜面11相吻合。测试时，首先在下夹具的梯形斜面11上吸附一层石墨粉体材料，然后将试样放置于下夹具4内且稳住，然后两边分别放置两个锯齿状楔块3，通过两个锯齿状楔块来调整试样使试样对中，将上压头2放置于试样上，然后将圆球I置于上压头2上，然后将装好试样的下夹具4装到试验机上进行试验。然后加载到试样预计最大力的20%卸载，重复两次以消除夹具和试样间的间隙，然后加载到试样失效。
权利要求1.一种用于复合材料薄层板压缩力学性能测试的夹具，包括圆球(I)、上压头(2)、两块锯齿状楔块(3)和下夹具(4)，其特征在于所述的夹具是对称结构；所述的上压头(2)为长方体，其上表面带有盲孔(5)，所述盲孔(5)的直径小于圆球(1)的直径，所述上压头(2)长方体的两侧面带有圆弧6;所述的两块锯齿状楔块(3)相对称安装，所述锯齿状楔块(3)与下夹具(4)相接触的斜面带有斜面凸台(7)，与试样接触的直面带有锯齿(9)，所述锯齿(9)上带有凹槽(8)，凹槽⑶的深度小于锯齿(9)的深度；所述的下夹具(4)为长方体结构，所述下夹具(4)上部的两端带有档杆(10)，与上压头(2)长方体的两端面相配合，用于上压头(2)的定位，所述下夹具(4)的正面中间为一倒梯形通孔，所述倒梯形通孔的梯形斜面(11)与锯齿状楔块(3)的斜面相接触吻合，所述下夹具(4)倒梯形通孔的底面是试样放置面(12)，所述下夹具(4)沿试样加载方向的中间开有斜面槽口(13)，斜面槽口(13)的宽度和深度与锯齿状楔块(3)的斜面凸台(7)的宽度和高度相配合，斜面槽口(13)底面与试样放置面(12)在同一平面。
2.根据权利要求I所述的夹具，其特征在于所述上压头(2)长方体与下夹具(4)的档杆(10)接触的两端面为外圆弧面￠)，所述下夹具(4)的档杆(10)的内侧具有与外圆弧(6)相应的内圆弧面相配合。
3.根据权利要求I所述的夹具，其特征在于所述锯齿状楔块(3)为轻质高强且摩擦系数小材料。
4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于所述锯齿状楔块(3)为石墨材料。
5.根据权利要求I或2所述的夹具，其特征在于所述下夹具(4)的梯形斜面(11)上吸附有一层石墨粉体材料。
6.根据权利要求I或2所述的夹具，其特征在于所述锯齿状楔块(3)的斜面角度为 15 30°，锯齿(9)之间的间距为10 20臟，锯齿(9)的齿槽深度为5 10mm。
7.根据权利要求为I 3mm。
8.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于所述锯齿状楔块(3)的凹槽(8)的深度 I所述的夹具，其特征在于所述圆球(I)选用高强度高模量材料。
专利摘要本实用新型涉及复合材料薄层板压缩力学性能测试所使用的夹具，可以应用于测试室温条件，尤其是低温条件和高温条件下的压缩性能。夹具，包括圆球1、上压头2、两块锯齿状楔块3和下夹具4，所述的夹具是对称结构。本实用新型用于测试复合材料薄层板压缩力学性能，采用本实用新型的夹具测试时，通过带有凹槽的锯齿状楔块来防止试样失稳，通过锯齿减小了试样和夹具的接触面积以减小摩擦力对试验结果的影响，使得试验结果更加接近材料的真实压缩性能；在低温、室温和高温下使用同一夹具。
文档编号G01N3/04GK202351131SQ20112054497
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月13日 优先权日2011年12月13日
发明者严科飞, 任伟华, 李婕 申请人:内蒙古航天亿久科技发展有限责任公司