專(zhuān)利名稱：一種用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，可以應(yīng)用
于測(cè)試高溫、室溫條件下連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間、面內(nèi)剪切強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
材料的剪切性能是評(píng)定材料的最基本性能之一。現(xiàn)有的測(cè)試復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的 實(shí)驗(yàn)方法很多，主要有短梁法；雙切口法；V形缺口法。各實(shí)驗(yàn)方法都有各自的缺點(diǎn)，但目 前應(yīng)用最為廣泛的是美國(guó)的ASTM C1425-05 (高溫)和ASTM C1292-00 (室溫)標(biāo)準(zhǔn)，也就 是雙切口 (DNS)實(shí)驗(yàn)法。 文獻(xiàn)"ASTM C1292-00和ASTM C1425-05標(biāo)準(zhǔn)"中分別介紹了一種測(cè)試復(fù)合材料剪 切性能的夾具。 ASTM C1292-00夾具中，其結(jié)構(gòu)特征是用縲紋將活動(dòng)夾塊和夾具連接起來(lái)，達(dá)到 加緊試樣的目的，防止試樣彎曲。此夾具的缺點(diǎn)是只適用于室溫剪切試驗(yàn)，在高溫下縲紋 連接將失效，不能起到支撐試樣的作用。 ASTM C1425-05夾具中，其結(jié)構(gòu)特征是使用活塞結(jié)構(gòu)，通過(guò)在試驗(yàn)夾具和試樣間 增加一層適當(dāng)中間層材料，依靠材料在高溫下熱膨脹量的不同來(lái)確保試樣在試驗(yàn)過(guò)程中不 受彎曲效應(yīng)的影響。但要求使用的中間相材料的熱膨脹系數(shù)大于或等于試樣在厚度方向上 的熱膨脹系數(shù)。ASTM C1425-05中要求在試驗(yàn)溫度下，試樣和夾具壁的空隙不能大于試樣厚 度的1%，通過(guò)熱膨脹量的不同來(lái)調(diào)整空隙。此夾具的缺點(diǎn)是對(duì)于測(cè)試不同的材料都要選 擇各自相配的中間層材料，因此試驗(yàn)夾具的應(yīng)用范圍受到了限制；此外由于試樣、中間層和 夾具間的熱膨脹系數(shù)失配，在高溫下使試樣受到壓應(yīng)力，從而嚴(yán)重影響了試驗(yàn)結(jié)果的正確 性；ASTM C1425-05試驗(yàn)夾具長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用會(huì)因磨損而降低了夾具的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問(wèn)題 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提出一種用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合 材料剪切性能的夾具，可以解決室溫和高溫使用不同的夾具、測(cè)試結(jié)果誤差大、夾具使用范 圍小、壽命短的問(wèn)題。 技術(shù)方案 本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于包括上壓頭1、下夾具6和鋸齒狀梯形塊7 ;所述的上 壓頭1為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體、側(cè)面為T(mén)字形的結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)方體的兩端設(shè)有上壓頭的下弧 面9和上壓頭的上弧面10 ;上壓頭1的內(nèi)部設(shè)有T字形的上壓頭墊片槽8，內(nèi)置與上壓頭厚 度相等的T字形的上壓頭墊片2 ;所述的下夾具6為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其中一
個(gè)側(cè)面設(shè)有熱電偶插入孔3;長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的中間為一個(gè)通孔，通孔的下端設(shè)有矩形墊片槽
13，內(nèi)置一個(gè)與下夾具6厚度相等的下夾具墊片5 ;通孔的上端為兩邊帶有內(nèi)圓弧面12的 長(zhǎng)方體通孔；與熱電偶插孔3相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有緊靠鋸齒狀梯形塊的斜面11 ;所述的鋸齒
3狀梯形塊7的兩側(cè)面為鋸齒狀，一面為緊靠試樣的鋸齒直面16，另一面為緊靠下夾具的鋸
齒斜面17 ;上壓頭1的下弧面9與下夾具6的內(nèi)圓弧面12采用活動(dòng)配合，鋸齒狀梯形塊7
插于下夾具6內(nèi)的斜面11的位置，且鋸齒斜面17與下夾具6的斜面11相吻合。在鋸齒狀梯形塊7與下夾具6內(nèi)的斜面11上吸附一層石墨或BN粉體材料。 所述的熱電偶孔3為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體的通孔。 所述的鋸齒狀梯形塊7的鋸齒形狀為頂面帶有方形的梯形鋸齒。所述的鋸齒狀梯形塊7的斜面角度15為12 20° ，鋸齒間距為0. 5 1. 5mm，鋸
齒深度為0. 5 1. 0mm。 有益效果 本實(shí)用新型的用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，采用本實(shí)用新型 的夾具測(cè)試時(shí)，減小了彎曲效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近材料的真實(shí)剪 切強(qiáng)度；在測(cè)試不同復(fù)合材料時(shí)，不需選擇適當(dāng)?shù)闹虚g層材料，在室溫和高溫下使用同一夾 具，使夾具壽命大提高，節(jié)約了試驗(yàn)成本。

圖1是本實(shí)用新型的測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料夾具的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型的上壓頭1的結(jié)構(gòu)圖；圖3是上壓頭墊片的結(jié)構(gòu)圖；圖4是下夾具的立體結(jié)構(gòu)圖；圖5是下夾具側(cè)視結(jié)構(gòu)圖圖6是下夾具的墊片的結(jié)構(gòu)圖；圖7是鋸齒狀梯形塊的結(jié)構(gòu)圖；圖8是鋸齒狀梯形塊的鋸齒狀結(jié)構(gòu)圖；1-上壓頭，2-上壓頭墊片，3-熱電偶插入孔，4-試樣，5-下夾具墊片，67_鋸齒狀梯形塊，8-上壓頭墊片槽，9-上壓頭的下弧面，10-上壓頭的上弧面，11-緊靠鋸齒 狀梯形塊的斜面，12-內(nèi)圓弧面，13-下夾具墊片槽，14-下夾具緊靠試樣內(nèi)壁，15-鋸齒狀梯 形塊緊靠下夾具的斜角，16-緊靠試樣的鋸齒直面，17-緊靠下夾具的鋸齒斜面；
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述 本實(shí)施例用于測(cè)試2D-Cf/SiC復(fù)合材料的高溫層間剪切性能，說(shuō)準(zhǔn)備測(cè)試的試樣 外形尺寸為30X15X3。 本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1 :包括上壓頭1、下夾具6和鋸齒狀梯形塊7。 上壓頭1選用高溫合金材料，上壓頭1的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，采用兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方
體結(jié)構(gòu)，并且?guī)в蠺形槽。T形槽中置入上壓頭墊片2，采用耐磨的SiC陶瓷材料。上壓頭
墊片2見(jiàn)圖3，上壓頭墊片2與上壓頭厚度相等，與T形槽吻合的T形塊。 下夾具6見(jiàn)圖4、圖5，采用兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，選用高溫合金材料。長(zhǎng)
方體結(jié)構(gòu)的中間為一個(gè)通孔，通孔的下端設(shè)有矩形墊片槽13，內(nèi)置一個(gè)與下夾具6厚度相
等的下夾具墊片5見(jiàn)圖6，選用耐磨的SiC陶瓷材料；通孔的上端為兩邊帶有內(nèi)圓弧面12的長(zhǎng)方體通孔；其中一個(gè)側(cè)面設(shè)有熱電偶插入孔3，另一個(gè)側(cè)面為角度為12°的斜面11。 鋸齒狀梯形塊7的兩側(cè)面為鋸齒狀，見(jiàn)圖7、圖8。鋸齒狀梯形塊7的一面為緊靠 試樣的鋸齒直面16，另一面為緊靠下夾具的鋸齒斜面17 ;鋸齒狀梯形塊用潤(rùn)滑性能好的石 墨材料，鋸齒間距為lmm，鋸齒深度為lmm。鋸齒狀梯形塊，形狀為梯形塊并且兩邊帶有方形 鋸齒。 上壓頭1的下弧面9與下夾具6的內(nèi)圓弧面12采用活動(dòng)配合，鋸齒狀梯形塊7插 于下夾具6內(nèi)的斜面11的位置，且鋸齒斜面17與下夾具6的斜面11相吻合。 測(cè)試時(shí)，首先將圖6下夾具的墊片放到圖4中13槽口中，試樣依靠下夾具內(nèi)壁14 放置，在圖4下夾具斜面11上吸附一層石墨或BN粉體材料，然后將鋸齒狀梯形塊放到下夾 具斜面11上，將圖3上壓頭墊片放到圖2中8槽口中，然后放到裝好試樣的下夾具上，裝到 試驗(yàn)機(jī)上，在下夾具孔3中插入熱電偶。 裝到試驗(yàn)機(jī)上，進(jìn)行試驗(yàn)。高溫時(shí)在熱電偶孔4插入熱電偶。依靠帶有鋸齒狀梯 形塊的自重來(lái)加緊試樣，防止彎曲；梯形塊上的鋸齒是為了減小摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響； 采用兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體系統(tǒng)，保證施加單一方向的載荷，而且能很好的保證加熱效 率；在夾具側(cè)面孔中插入熱電偶可準(zhǔn)確測(cè)得試驗(yàn)溫度；在夾具和試樣接觸處留有槽口，以 便填入可更換的適當(dāng)材料，保護(hù)受力的夾具易損表面，達(dá)到延長(zhǎng)夾具壽命的目的。
權(quán)利要求一種用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，其特征在于包括上壓頭(1)、下夾具(6)和鋸齒狀梯形塊(7)；所述的上壓頭(1)為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體、側(cè)面為T(mén)字形的結(jié)構(gòu)；長(zhǎng)方體的兩端設(shè)有上壓頭的下弧面(9)和上壓頭的上弧面(10)；上壓頭(1)的內(nèi)部設(shè)有T字形的上壓頭墊片槽(8)，內(nèi)置與上壓頭厚度相等的T字形的上壓頭墊片(2)；所述的下夾具(6)為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)側(cè)面設(shè)有熱電偶插入孔(3)；長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的中間為一個(gè)通孔，通孔的下端設(shè)有矩形墊片槽(13)，內(nèi)置一個(gè)與下夾具(6)厚度相等的下夾具墊片(5)；通孔的上端為兩邊帶有內(nèi)圓弧面(12)的長(zhǎng)方體通孔；與熱電偶插孔(3)相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有緊靠鋸齒狀梯形塊的斜面(11)；所述的鋸齒狀梯形塊(7)的兩側(cè)面為鋸齒狀，一面為緊靠試樣的鋸齒直面(16)，另一面為緊靠下夾具的鋸齒斜面(17)；上壓頭(1)的下弧面(9)與下夾具(6)的內(nèi)圓弧面(12)采用活動(dòng)配合，鋸齒狀梯形塊(7)插于下夾具(6)內(nèi)的斜面(11)的位置，且鋸齒斜面(17)與下夾具(6)的斜面(11)相吻合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，其特征在于在鋸齒狀梯形塊(7)與下夾具(6)內(nèi)的斜面11)上吸附一層石墨或BN粉體材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，其特征在于所述的熱電偶孔(3)為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體的通孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，其特征在于所述的鋸齒狀梯形塊(7)的鋸齒形狀為頂面帶有方形的梯形鋸齒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，其特征在于所述的鋸齒狀梯形塊(7)的斜面角度15為12 20° ，鋸齒間距為0. 5 1. 5mm，鋸齒深度為0. 5 1. 0mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于測(cè)試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剪切性能的夾具，技術(shù)特征在于上壓頭為T(mén)字形的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有T字形的上壓頭墊片槽，內(nèi)置上壓頭墊片；下夾具為兩邊帶有圓弧面的長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)側(cè)面設(shè)有熱電偶插入孔；長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)的中間為一個(gè)通孔，通孔的下端設(shè)有矩形墊片槽，內(nèi)置一個(gè)與下夾具厚度相等的下夾具墊片；與熱電偶插孔相對(duì)的另一側(cè)設(shè)有緊靠鋸齒狀梯形塊的斜面，鋸齒狀梯形塊插于下夾具內(nèi)的斜面的位置，且鋸齒斜面與下夾具的斜面相吻合；壓頭的下弧面與下夾具的內(nèi)圓弧面采用活動(dòng)配合。采用本實(shí)用新型的夾具測(cè)試時(shí)，減小了彎曲效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近材料的真實(shí)剪切強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G01N3/04GK201449355SQ20092003389
公開(kāi)日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者嚴(yán)科飛, 喬生儒, 張歌, 張程煜, 李玫, 韓棟 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)