[发明专利]一种防翘曲装置

说明书

技术领域

本发明属于材料性能测试技术，涉及用紧凑拉伸试样测定薄板材料K-R曲线的一种防翘 曲装置。

背景技术

K-R曲线表征裂纹在平面应力状态下缓慢、稳定扩展中材料抗断裂的阻力，常称为裂纹 扩展阻力曲线。K-R曲线是进行飞机结构损伤容限分析必需的参数。由于K-R曲线与试样厚 度有关，而飞机结构机身、机翼等主要是薄壁加筋结构，所以经常需要测定金属薄板的K-R 曲线。

用薄板进行K-R曲线测试时，由于试样局部处于压应力场，会产生翘曲变形，从而影响 试验数据的有效性。目前，涉及用紧凑拉伸试样测定薄板材料K-R曲线防翘曲装置的文献很 少。工程技术人员通常依据试件的几何尺寸设计各种各样的防翘曲装置。但这些装置均没能 实现在不改变试样的应力分布的情况下，既对试样进行有效防翘曲约束，也不影响试验中的 裂纹观测。这些防翘曲装置时常导致试验数据失效。

发明内容

本发明的目的：本发明提供了一种紧凑拉伸试样防翘曲装置，可以在测定薄板材料K-R 曲线时实现对试样的防翘曲变形约束，但不改变试样的应力分布情况，也不会影响试验中的 裂纹观测。

本发明的技术方案：用紧凑拉伸试样测定薄板材料K-R曲线的一种防翘曲装置，包括矩 形防翘板3、阶梯垫圈5、连接螺栓6、水平垫板7、垂直垫板8和装置扣重绳索9。其中， 矩形防翘板3为两块形状完全一样的钢板；水平垫板7为两块，垂直垫板8为一块，均为钢 板，厚度比试样略厚0.2mm～0.3mm。

两块矩形防翘板3分别夹持在试样2前、后两侧，矩形防翘板3的加载孔和定位孔与试 样2的加载孔同心；两块水平垫板7分别垫在试样2上、下两头，垂直垫板8垫在试样2左 侧，通过连接螺栓6将水平垫板7和垂直垫板8夹持在两块矩形防翘板3之间；四个阶梯垫 圈5较细端插入矩形防翘板3连接孔和定位孔中；两个加载双耳1通过销轴4与防翘装置和 试样2加载孔相连，而两个加载双耳1的加载轴直接夹持在试验机上，进行加载。装置扣重 绳索9一端固定在防翘装置左上角的连接螺栓6上，另一端固定在试验机加载横梁上，调节 装置扣重绳索9长度，使矩形防翘板3保持与加载轴线垂直。

本发明的有益效果：

a.该专利装置通过在试样2两侧夹持矩形防翘板3有效防止试样2发生翘曲变形；

b.该专利装置通过在试样2的三面垫上比试样2略厚的垫板，防止矩形防翘板3对试样 2夹持过紧，从而防止防翘装置影响试样2上的应力分步；

c.该专利装置中矩形防翘板3加载孔比试样2加载孔大，且下端加载孔为半圆孔，加载 孔上、下均开槽，避免了防翘装置参与试样2受力；矩形防翘板3中间开槽，不影响 试验中对裂纹的观测；

d.该专利装置结构简单，安装、拆卸方便，制造成本低，具有较佳的实际应用价值；

e.一套防翘曲装置在完成多件试验后，未发生试样翘曲失效现象，试验曲线光滑连续。 该装置已应用于飞机结构材料的K-R曲线测试。

附图说明

图1a为本发明的试验加载结构图主视图；

图1b为本发明的试验加载结构图侧视图；

图2为本发明防翘曲装置与试样的装配图；

图3a为紧凑拉伸试样主视图；

图3b为紧凑拉伸试样侧视图；

图4a为本发明的防翘板结构图主视图；

图4b为本发明的防翘板结构图侧视图；

图5a为本发明的阶梯垫圈结构图主视图；

图5b为本发明的阶梯垫圈结构图侧视图；

图6为本发明的水平垫板结构图；

图7为本发明的垂直垫板结构图。

其中，1-试验机加载双耳；2-试样；3-矩形防翘板；4-连接销轴；5-阶梯垫圈；6-连接螺 栓；7-水平垫板；8-垂直垫板；9-装置扣重绳索。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本专利作进一步的详细说明：

请参阅图1和图2，其分别是采用本专利装置的紧凑拉伸试样测定薄板K-R曲线试验加 载结构图，和本专利装置与试样的装配图。本专利装置包括矩形防翘板3、阶梯垫圈5、连接 螺栓6、水平垫板7、垂直垫板8和装置扣重绳索9。该装置各部分特征如下：