[发明专利]压剪复合加载试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及航空复合材料结构力学试验装置，更具体地涉及一种压剪复合加载试验装置。

背景技术

复合材料广泛用于航空领域，对促进结构的轻量化、整体化和高性能化起到了很大的作用。但是复合材料制造的离散型和计算分析经典理论不完善性决定了复合材料结构设计要以试验为基础。一些标准的试验已经有了相关的ASTM标准，但是非标的试验还需要研究和积累。对于复合材料的零件来说，承拉能力远大于承压，承压会出现屈曲和压损等问题。另外，对于复合材料长桁加筋壁板结构来说，很少仅仅是单轴的压缩，一般长桁的压缩与蒙皮剪切都是共存的。单轴的压缩国内的科研院所都有一定的试验基础，但是压剪复合的试验还没有根本的突破。

国内的大学、科研机构和工程设计单位对压剪复合加载技术进行了一定研究，并且开发出适用于某些特定对象压剪复合力学测试的装置:如针对胶结界面的压缩剪切性能测试装置、对矩形板压缩剪切性能测试装置、对复合材料层板的压缩剪切性能测试。

这些装置大多通过机械方法，利用杠杆原理，对矩形或狭长带形试片进行对角线加载以模拟剪力，并且同时在轴向进行加载，如由汪勇等发明人提出的发明名称为“拉剪压剪复合加载试验装置”的中国专利申请公开说明书CN1670503A。此种思路是科学的和简洁的。然而，现今了解到的此类装置在适用上仍存在局限性，如不能调节或很有限地调节压剪比、只能针对特定尺寸的试件进行试验、对试验件精度要求较高且不容易满足、结构过重而使装夹变得困难等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种新型的压剪复合加载试验装置，其能够方便有效地调节压剪比、降低了对试件的尺寸要求、设计轻量化从而减少了整个装置的重量、且不必使用液压作动系统进行加载，提高了装置的适应性，大大减少了成本。

为此，根据本发明的一个方面，提供一种压剪复合加载试验装置，其中，包括:

上、下横梁，其分别为长度可伸缩结构;

两个加载头，其分别位置可调节地固定于所述上、下横梁上;

四块补强板，其包括左、右侧接补强板和上、下端接补强板，其中，

左、右侧接补强板分别从矩形的试件的左右两侧在铰接点处连接于其上;

上、下端接补强板分别从试件的上下两端在铰接点处连接于其上;

八个连杆，其为长度可伸缩结构包括一对侧接上连杆、一对端接上连杆、一对侧接下连杆和一对端接下连杆，每个连杆都为长度可伸缩结构，其中，

一对侧接上连杆的上端分别从上横梁的左端的两侧枢接于其上，下端分别从左侧接补强板的两侧枢接于其上;

一对端接上连杆的上端分别从上横梁的右端的两侧枢接于其上，下端分别从下端接补强板的两侧枢接于其上;

一对侧接下连杆的下端分别从下横梁的右端的两侧枢接于其上，上端分别从右侧接补强板的两侧枢接于其上;

一对端接下连杆的下端分别从下横梁的左端的两侧枢接于其上，上端分别从上端接补强板的两侧枢接于其上。

在本发明的该方面，由于加载头在横梁上的位置可调节，因而压剪比可以进行连续调节;在横梁承受主要弯矩的情况下，四个连杆主要承受轴拉，因而设计可以轻量化，从而减少了整个装置的重量;该试验装置能在普通力学试验机上进行，不必一定使用液压作动系统，避免了试验机承受侧向载荷，提高了适应性，大大减少了成本;由于横梁和连杆都为可变长度的伸缩结构，装置对于不同人寸的试验件具有通用性，并且能较好包容试验件的制造误差。

优选地，每个加载头包括套设于相应的所述横梁上的框型滑块和位于框型滑块上并垂直于相应的横梁且远离试件延伸的加载圆棒，加载圆棒适于配合试验机的液压夹头。加载头能在横梁上连续滑动，故压剪比可以通过调节x、y长度之比连续调节。

优选地，框型滑块的一侧上设置有第一销孔，上、下加载头分别通过穿过第一销孔而抵接上、下横梁的第一限位销而相对上、下横梁止动。有了第一限位销和第一销孔的配合，当调整好加载头在横梁上的位置时，可以有效地将加载头固定在横梁上。

优选地，上、下横梁中的每一个都包括带有中心滑孔的主横梁和带有与中心滑孔配合的滑杆的副横梁，主横梁上还设有第二销孔，通过穿过第二销孔并抵接滑杆的第二限位销而使主横梁相对副横梁止动。通过这种结构，上下横梁都可根据实际需要进行长度伸缩并在调整好长度后将主横梁和副横梁彼此固定。

优选地，主横梁和副横梁每一个的末端都设置有贯穿其两侧的第三销孔，在每个连杆的一端都设置有贯穿其两侧的第四销孔，第三连接销穿过对应的第三销孔和第四销孔。这些结构有利于横梁和连杆通过连接销的连接和固定。