一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法技术

本发明专利技术涉及材料检测设备技术领域，尤其涉及一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法。该装置包括剪切夹具的基座、剪切夹具的压下部分、滑轨、试样垫块、调节螺钉、顶丝六部分。剪切夹具的基座与剪切夹具的压下部分通过滑轨连接；滑轨与剪切夹具的基座通过顶丝连接固定；试样垫块放置在剪切夹具的基座上，通过调节螺钉可调节试样垫块位置匹配不同厚度试样。本发明专利技术通过试验机对压下装置施加试验力，使试样中部受到剪切载荷，以测试试样剪切强度。本发明专利技术内容与现有技术相比，能很好地适应极低模量材料进行剪切试验，对不同厚度试样提供一定夹持容许范围，能够在试样中部提供近似纯剪切载荷状态。其结构简单，安装拆卸操作方便。

A very low modulus interlaminar shear fixture and test method

The invention relates to the technical field of material testing equipment, in particular to an extremely low modulus composite laminar shear clamp and a testing method. The device comprises a base of a shearing fixture, a pressing part of a shearing fixture, a slide rail, a sample pad, a regulating screw and a jacking wire. The base of the shearing jig and the pressing part of the shear clamp are connected by the slide rail; the slide rail and the base of the shear clamp are fixed by the top wire; the sample pad is placed on the base of the shear fixture and can be adjusted by adjusting screw to match the sample of different thickness. The invention applies test force to the screwdown device through a test machine, so that the middle part of the sample is subjected to shear load to test the shear strength of the sample. Compared with the existing technology, the present invention can be well adapted to the shear test of extremely low modulus materials, provide a certain permissible range for different thickness specimens, and provide approximate pure shear load state in the middle of the sample. The structure is simple, and the installation and disassembly operation is convenient.

【技术实现步骤摘要】
一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法
本专利技术公开了一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法，属于材料检测设备
技术背景随着航空航天领域对热防护技术需求的不断提高，轻质隔热复合材料得到了广泛研究和蓬勃发展，其中泡沫夹层复合材料是重要研究方向，这类复合材料模量极低，压缩模量一般在1MPa至10GPa之间，剪切模量在1MPa至1GPa之间。在其研究过程中，如何检测其力学与变形性能十分必要，除了常规的拉伸、弯曲等性能检测，剪切性能也是一个极其重要的性能参数，可以有效衡量复合材料的结合强度。现有的针对复合材料的剪切测试的主要方法难以完全适用于极低模量试验件进行层间剪切性能的测试。对常见软质材料使用与夹具胶粘的连接方式又会极大降低试验效率，且消耗大量相同夹具。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种用于极低模量复合材料剪切试验的装置，无需对试验机进行改造，使用常规压缩压盘驱动夹具即可实现对材料的剪切，无需胶粘，节约成本，方便快捷。该装置包括剪切夹具的压下装置1、滑轨2、调节螺钉3、试样垫块4、顶丝5及剪切夹具的基座6组成；所述剪切夹具的压下装置为阶梯状，与所述剪切夹具的基座共同为试样提供剪切载荷，所述剪切夹具的压下装置可在所述滑轨上自由移动；所述滑轨为表面光滑的圆柱体，连接所述剪切夹具的压下装置与所述剪切夹具的基座，限制其二者仅在所述滑轨方向发生相对位移；所述调节螺钉安装在剪切夹具的基座上，螺钉顶端与试样垫块相抵接，通过改变调节螺钉旋进圈数，推动试样垫块位置发生变化；所述试样垫块为长方体形状，放置在剪切夹具的基座上，一侧与调节螺钉相接，另一侧与试样紧贴，通过调节螺钉调节试样垫块位置匹配试样；所述顶丝，安装在所述剪切夹具的基座上，对滑轨起到固定作用，使滑轨与剪切夹具的基座不发生相对位移；所述剪切夹具的基座为阶梯形状，起到支撑试样作用，与所述剪切夹具的压下装置共同为试样提供剪切载荷。本专利技术还公开了一种使用上述夹具的测试方法，可应用于复合材料，尤其是极低模量复合材料剪切试验，试验方法包括以下步骤：第一步，测量剪切夹具的压下装置重量；第二步，正确安装剪切夹具的压下装置1、滑轨2、顶丝3、试样垫块4、调节螺钉5、剪切夹具的基座6六部分。第三步，将待测极低模量复合材料进行切割取样，制成长方体试样；第四步，测量试样的长度、宽度、厚度等实际几何参数；第五步，将试样放置在剪切夹具的基座上；第六步，将4个调节螺钉旋进剪切夹具的基座，通过把握调节螺钉旋进圈数控制试样垫块推动试样，使试样另一侧与剪切夹具的压下装置的阶梯竖直面贴合；第七步，打开电子万能试验机，将剪切夹具的基座放置于试验机下夹具平台；第八步，缓慢调整电子万能试验机上夹具位置，使试验机上夹具与剪切夹具的压下装置刚好平稳接触，此时将试验机输出载荷值清零；第九步，设置电子万能拉伸试验机压下速率在0.1mm\min至0.5mm\min之间(根据具体试样材料选择数值)，开始试验，记录试验机压力等测试数据，直至试样发生剪切破坏，停止电子万能拉伸试验机压缩；第十步，根据测试数据计算获得材料剪切性能参数：试验机压力+压下装置重量＝材料所受剪切载荷，结合试样截面面积(长度*宽度)可获得材料剪切断裂强度；剪切模量可借助数字图像相关技术获取；第十一步，关闭电子万能拉伸试验机，测试结束。本
技术实现思路
与现有技术相比，其有益效果是：能很好地适应极低模量材料进行剪切试验，对不同厚度试样提供一定夹持容许范围，能够在试样中部提供近似纯剪切载荷状态。其结构简单，安装拆卸操作方便。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图。图2为本专利技术正视结构示意图。图3为本专利技术零件剪切夹具的压下装置示意图。图4为本专利技术零件剪切夹具的基座示意图。图5为本专利技术零件试样示意图。图6为本专利技术零件试样垫块示意图。图7为本专利技术零件滑轨示意图。附图标记说明如下：1-剪切夹具的压下装置，2-滑轨，3-顶丝，4-试样垫块，5-调节螺钉，6-剪切夹具的基座，7-试样。具体实施方式下面结合附图中一个具体案例对本专利技术进一步详细说明。如图1-7所示，包括剪切夹具的压下装置1、滑轨2、顶丝3、试样垫块4、调节螺钉5、剪切夹具的基座6六部分。所述剪切夹具的基座6与所述剪切夹具的压下装置1通过所述滑轨连接；所述滑轨2与所述剪切夹具的基座6通过所述顶丝3连接固定；所述试样垫块4放置在所述剪切夹具的基座6上，通过所述调节螺钉5可调节相对位置。所述剪切夹具的压下装置1可在所述滑轨2上沿所述滑轨2自由移动。本实施例还公开了一种使用上述夹具的测试方法，可应用于复合材料，尤其是极低模量复合材料剪切试验，试验方法包括以下步骤：第一步，测量剪切夹具的压下装置1的重量，例如G；第二步，正确安装剪切夹具的压下装置1、滑轨2、顶丝3、试样垫块4、调节螺钉5、剪切夹具的基座6六部分。第三步，将待测极低模量复合材料进行切割取样，制成H*W*T规格长方体试样7；第四步，测量试样7实际几何参数，例如高度为h，宽度为w，厚度为t。第五步，将试样7放置在剪切夹具的基座6上；第六步，将4个调节螺钉5旋进剪切夹具的基座6，通过把握调节螺钉5旋进圈数控制试样垫块4推动试样7，使试样7另一侧与剪切夹具的压下装置1的阶梯竖直面贴合；第七步，打开电子万能试验机，将剪切夹具的基座6放置于试验机下夹具平台；第八步，缓慢调整电子万能试验机上夹具位置，使试验机上夹具与剪切夹具的压下装置1刚好平稳接触，此时将试验机输出载荷值清零；第九步，设置电子万能拉伸试验机压下速率为0.2mm\min，开始试验，记录试验机压力，直至试样7发生剪切破坏，停止电子万能拉伸试验机压缩；第十步，由记录数据获得电子万能试验机试验过程中最大压力Pfs，该试样剪切面面积A为h*w，计算得到该试样剪切断裂强度τfs为第十一步，关闭电子万能拉伸试验机，测试结束。除上述实施例外，本专利技术还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本专利技术要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极低模量复合材料层间剪切夹具，其特征在于，该剪切夹具的包括：压下装置、滑轨、调节螺钉、试样垫块、顶丝及剪切夹具的基座；所述剪切夹具的压下装置为阶梯状，与所述剪切夹具的基座共同为试样提供剪切载荷，所述剪切夹具的压下装置可在所述滑轨上自由移动；所述滑轨为表面光滑的圆柱体，连接剪切夹具的压下装置与剪切夹具的基座，限制其二者仅在滑轨方向发生相对位移；所述调节螺钉安装在剪切夹具的基座上，螺钉顶端与试样垫块相抵接，通过改变调节螺钉旋进圈数，推动试样垫块位置发生变化；所述试样垫块为长方体形状，放置在剪切夹具的基座上，一侧与调节螺钉相接，另一侧与试样紧贴，通过调节螺钉调节试样垫块位置匹配试样；所述顶丝，安装在剪切夹具的基座上，对滑轨起到固定作用，使滑轨与剪切夹具的基座不发生相对位移；所述剪切夹具的基座为阶梯形状，起到支撑试样作用，与所述剪切夹具的压下装置共同为试样提供剪切载荷。

【技术特征摘要】
1.一种极低模量复合材料层间剪切夹具，其特征在于，该剪切夹具的包括：压下装置、滑轨、调节螺钉、试样垫块、顶丝及剪切夹具的基座；所述剪切夹具的压下装置为阶梯状，与所述剪切夹具的基座共同为试样提供剪切载荷，所述剪切夹具的压下装置可在所述滑轨上自由移动；所述滑轨为表面光滑的圆柱体，连接剪切夹具的压下装置与剪切夹具的基座，限制其二者仅在滑轨方向发生相对位移；所述调节螺钉安装在剪切夹具的基座上，螺钉顶端与试样垫块相抵接，通过改变调节螺钉旋进圈数，推动试样垫块位置发生变化；所述试样垫块为长方体形状，放置在剪切夹具的基座上，一侧与调节螺钉相接，另一侧与试样紧贴，通过调节螺钉调节试样垫块位置匹配试样；所述顶丝，安装在剪切夹具的基座上，对滑轨起到固定作用，使滑轨与剪切夹具的基座不发生相对位移；所述剪切夹具的基座为阶梯形状，起到支撑试样作用，与所述剪切夹具的压下装置共同为试样提供剪切载荷。2.一种根据权利要求1所述极低模量复合材料层间剪切夹具的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步，测量剪切夹具的压下装置重量；第二步，安装剪切夹具的压下装置、滑轨、顶丝、试样垫块、调节螺钉及剪切夹具的基座；第三步，将待测极低模...

【专利技术属性】
技术研发人员：石多奇，王鹏，腾雪峰，程震，杨晓光，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11