[发明专利]多功能粘接界面断裂韧性测量装置

说明书

技术领域

本发明属于断裂力学研究技术领域，特别是一种多功能粘接界面断裂韧性测量装置。

背景技术

随着现代科技的不断发展，粘接结构被越来越多的应用于航空航天、车辆、船舶等相关设备结构中。相对于焊接、螺纹连接、铆接等传统的连接方式，采用粘接结构能很好的避免应力集中、被粘件材料破坏等问题。

工程中存在大量双材料间的粘接，其界面性能优良直接决定了整体结构的可靠性。粘接界面脱粘属于断裂力学问题的一种，可以采用传统断裂力学方法研究分析，通常采用DCB、ENF和MMB试件分别研究界面的Ⅰ型、Ⅱ型及混合型脱粘问题。对界面性能全面研究时需要上述三种试件，但大多数情况下，根据主要受载方向，研究者通常只研究界面的Ⅰ型或Ⅱ型断裂韧性。为满足不同研究者需求，并节约试验器材成本，有必要设计一套组合试件，能够根据实验要求组合出相应试验夹具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构可变，并能满足不同形式断裂韧性测量的多功能粘接界面断裂韧性测量装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多功能粘接界面断裂韧性测量装置，

包括平行设置的一对铝梁；

胶结在一对铝梁内侧面之间的待测粘接件；

通过螺栓固定在其中一个铝梁的外侧面两端的固定连接支撑块；

通过螺栓固定在另一个铝梁的外侧面一端的转动连接支撑块；

与一对铝梁共面且与转动连接支撑块转动配合的压杆；

套在压杆上，与压杆滑动配合且能定位固定的压头。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明通过组合零件能够形成三种不同试件结构，完成三种界面断裂韧性测量试验研究，提高了整套装置的利用效率。

(2)本发明兼顾了结构与试验机的装配、结构刚度及稳定性等问题，保证了整套装置的可靠实用性。

(3)本发明大部分零件使用标准件，加工制造装配方便、成本低廉，适用于生产应用。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明适用于粘接界面混合型断裂韧性测量的示意图。

图2是本发明适用于粘接界面Ⅰ型断裂韧性测量的示意图。

图3是本发明适用于粘接界面Ⅱ型断裂韧性测量的示意图。

具体实施方式

结合图1～图3：

本发明一种多功能粘接界面断裂韧性测量装置，

包括平行设置的一对铝梁1；

胶结在一对铝梁1内侧面之间的待测粘接件5；

通过螺栓固定在其中一个铝梁1的外侧面两端的固定连接支撑块2a；

通过螺栓固定在另一个铝梁1的外侧面一端的转动连接支撑块2b；

与一对铝梁1共面且与转动连接支撑块2b转动配合的压杆4；

套在压杆4上，与压杆4滑动配合且能定位固定的压头3。

压头3与压杆4之间设置有紧固螺栓，当压头3在压杆4上的位置调节完成后，位置可通过紧固螺栓锁定。

待测粘接件5与铝梁1胶结强度大于粘接件5界面脱粘强度。

压杆4上设置有刻度，便于压头3在压杆4上位置的精确调整。

整套装置包含三种组合状态。

图1为测量粘接界面混合型断裂韧性的示意图，其工作原理是：试验前，将固定连接支撑块2a通过销钉固定于试验机平台上，调节压头3在压杆4上位置，改变混合模式下Ⅰ型Ⅱ型混合比，试验中，将试验机载荷作用于压杆4末端，在压头3压力和转动连接支撑块2b张开拉力作用下，待测粘接件5粘接界面沿预制裂纹断裂扩展，记录加载端载荷位移，处理数据可以获取混合模式下相应断裂韧性。

图2为测量粘接界面Ⅰ型断裂韧性的示意图，相对于图1，仅保留了铝梁1、转动连接支撑块2b、待测粘接件5和固定连接支撑块2a，使固定连接支撑块2a固定，试验中将载荷作用于转动连接支撑块2b，待测粘接件5界面在仅受张开载荷作用下扩展，记录加载端载荷位移，处理数据得到界面纯Ⅰ型断裂韧性。

图3为测量粘接界面Ⅱ型断裂韧性结构，相对于图1，仅保留了铝梁1、固定连接支撑块2a、压头3及待测粘接件5，使固定连接支撑块2a固定，试验中通过压头3将载荷作用于铝梁1中部，待测粘接件5界面在仅受纯剪切载荷作用下扩展，记录加载端载荷位移，处理数据得到界面纯Ⅱ型断裂韧性。