[发明专利]一种用于测试连续纤维增强复合材料剪切性能的夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试连续纤维增强复合材料剪切性能的夹具，可以应用于测试高温、室温条件下连续纤维增强复合材料的层间、面内剪切强度。

背景技术

材料的剪切性能是评定材料的最基本性能之一。现有的测试复合材料剪切强度的实验方法很多，主要有：短梁法；双切口法；V形缺口法。各实验方法都有各自的缺点，但目前应用最为广泛的是美国的ASTM C1425-05(高温)和ASTM C1292-00(室温)标准，也就是双切口(DNS)实验法。

文献“ASTM C1292-00和ASTM C1425-05标准”中分别介绍了一种测试复合材料剪切性能的夹具。

ASTM C1292-00夹具中，其结构特征是：用缧纹将活动夹块和夹具连接起来，达到加紧试样的目的，防止试样弯曲。此夹具的缺点是：只适用于室温剪切试验，在高温下缧纹连接将失效，不能起到支撑试样的作用。

ASTM C1425-05夹具中，其结构特征是：使用活塞结构，通过在试验夹具和试样间增加一层适当中间层材料，依靠材料在高温下热膨胀量的不同来确保试样在试验过程中不受弯曲效应的影响。但要求使用的中间相材料的热膨胀系数大于或等于试样在厚度方向上的热膨胀系数。ASTM C1425-05中要求在试验温度下，试样和夹具壁的空隙不能大于试样厚度的1％，通过热膨胀量的不同来调整空隙。此夹具的缺点是：对于测试不同的材料都要选择各自相配的中间层材料，因此试验夹具的应用范围受到了限制；此外由于试样、中间层和夹具间的热膨胀系数失配，在高温下使试样受到压应力，从而严重影响了试验结果的正确性；ASTM C1425-05试验夹具长时间应用会因磨损而降低了夹具的使用寿命。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于测试连续纤维增强复合材料剪切性能的夹具，可以解决室温和高温使用不同的夹具、测试结果误差大、夹具使用范围小、寿命短的问题。

技术方案

本发明的技术特征在于包括上压头1、下夹具6和锯齿状梯形块7；所述的上压头1为两边带有圆弧面的长方体、侧面为T字形的结构；长方体的两端设有上压头的下弧面9和上压头的上弧面10；上压头1的内部设有T字形的上压头垫片槽8，内置与上压头厚度相等的T字形的上压头垫片2；所述的下夹具6为两边带有圆弧面的长方体结构，其中一个侧面设有热电偶插入孔3；长方体结构的中间为一个通孔，通孔的下端设有矩形垫片槽13，内置一个与下夹具6厚度相等的下夹具垫片5；通孔的上端为两边带有内圆弧面12的长方体通孔；与热电偶插孔3相对的另一侧设有紧靠锯齿状梯形块的斜面11；所述的锯齿状梯形块7的两侧面为锯齿状，一面为紧靠试样的锯齿直面16，另一面为紧靠下夹具的锯齿斜面17；上压头1的下弧面9与下夹具6的内圆弧面12采用活动配合，锯齿状梯形块7插于下夹具6内的斜面11的位置，且锯齿斜面17与下夹具6的斜面11相吻合。

在锯齿状梯形块7与下夹具6内的斜面11上吸附一层石墨或BN粉体材料。

所述的热电偶孔3为两边带有圆弧面的长方体的通孔。

所述的锯齿状梯形块7的锯齿形状为顶面带有方形的梯形锯齿。

所述的锯齿状梯形块7的斜面角度15为12～20°，锯齿间距为0.5～1.5mm，锯齿深度为0.5～1.0mm。

有益效果

本发明的用于测试连续纤维增强复合材料剪切性能的夹具，采用本发明的夹具测试时，减小了弯曲效应对试验结果的影响，使得实验结果更加接近材料的真实剪切强度；在测试不同复合材料时，不需选择适当的中间层材料，在室温和高温下使用同一夹具，使夹具寿命大提高，节约了试验成本。

附图说明

图1：是本发明的测试连续纤维增强复合材料夹具的结构图；

图2：是本发明的上压头1的结构图；

图3：是上压头垫片的结构图；

图4：是下夹具的立体结构图；

图5：是下夹具侧视结构图

图6：是下夹具的垫片的结构图；

图7：是锯齿状梯形块的结构图；

图8：是锯齿状梯形块的锯齿状结构图；

1-上压头，2-上压头垫片，3-热电偶插入孔，4-试样，5-下夹具垫片，6-下夹具，7-锯齿状梯形块，8-上压头垫片槽，9-上压头的下弧面，10-上压头的上弧面，11-紧靠锯齿状梯形块的斜面，12-内圆弧面，13-下夹具垫片槽，14-下夹具紧靠试样内壁，15-锯齿状梯形块紧靠下夹具的斜角，16-紧靠试样的锯齿直面，17-紧靠下夹具的锯齿斜面；