[发明专利]复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及复合材料粘结拉伸试验，尤其涉及一种复合材料试样 粘结拉伸的试验模具及试验方法。

背景技术

复合材料是将覆层与基材按一定的包覆比，经一定的复合工艺层状复 合在一起。复合工艺是为了适应不同材料的需求，使复合后的材料性能更 优异，使每一层材料充分发挥其不同的性能，因而复合材料具有更多更好 的性能，以及更低的成本。

金属层状复合材料由于具有优异的综合性能，已在发电、石油、化工、 汽车、建筑等领域获得广泛的应用。金属层状复合材料界面的结合质量会 影响产品的使用及其寿命，因此界面结合质量是评价金属层状复合材料性 能优劣的主要指标。

目前，评价金属层状复合材料界面结合强度的主要定量方法有剪切试 验、剥离试验和粘结拉伸试验等。剪切试验对试样制备及加工精度要求较 高，对界面平直度要求较高，且难以对覆层较薄(＜0.5mm厚)的层状复合 材料界面进行有效评价。而剥离实验得到的是单位宽度试样的剥离力，不 能明确标示界面的结合强度。与上述两种试验方法相比，粘结拉伸试验试 样制备简单，对试样也没有如剪切拉伸对试样的高要求，且可通过在基材 和覆层两面粘结圆棒进行拉伸，因而可以评估较薄试样的界面结合强度， 结果相对准确可靠，因此，粘结拉伸试验是一种评价界面结合强度行之有 效且简单方便的试验方法。

但在粘结过程中，理想的情况是拉伸圆棒/复合材料/拉伸圆棒在同一 轴心线上，这样可以保证均匀的拉应力状态，否则会使试验结果不准确。 但实际上是很难保证拉伸圆棒和试样绝对的同心，一是加工制造难保证三 者同心，再者，在粘接拉伸圆棒和复合材料时，粘结时的不对中、粘胶的 厚度在粘接面上的不均匀也会导致粘结的三方存在一定在偏心。因此在拉 伸机夹头夹持圆棒的过程中由于夹持力较大会在胶粘处存在有剪切力甚至 是扭力，而使圆棒与复合材料在胶粘处开裂，导致试验失败。

因此有必要设计一种试样拉伸模具及试验方法，使得复合材料做粘结 拉伸试验时，在圆棒与试样的轴线不可能保证绝对的同轴度的情况下，避 免试验机在在夹持圆棒时造成圆棒与复合材料的胶粘处开裂而导致试验失 败的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料试样粘结拉伸的试验模具及试验 方法，以解决现有技术存在的不足。

为了实现上述目的，本发明提供了一种复合材料试样粘结拉伸的试验 模具，所述复合材料包括基材和覆层，所述试样的基材和覆层上分别粘接 有拉伸圆棒，所述模具包括铰接连接装置，该铰接连接装置包括铰接头， 所述铰接头的第一端与拉伸试验机连接，所述铰接头的第二端与所述拉伸 圆棒连接。

上述的模具，所述铰接连接装置为球铰式结构，所述铰接头包括呈球 状的球接头、用于包容所述球接头并与所述球接头形成球铰连接的球铰座， 该球铰座为所述铰接头的第一端；所述铰接头还包括连接杆，该连接杆与 所述球接头连接，该连接杆为所述铰接头的第二端。

上述的模具，所述球铰座包括左铰座和右铰座，所述左铰座和右铰座 的连接面上分别开有等径的部分球状凹槽，所述左铰座和所述右铰座连接 后合在一起的所述球状凹槽与所述球接头形成球铰连接关系。

上述的模具，所述连接杆与所述球接头为一体加工而成或是两件经螺 纹或焊接固定连接，所述球接头在所述球铰座内任意平面转动的角度范围 是0-180度。

上述的模具，所述铰接头还包括螺栓组，用于固定所述左铰座和所述 右铰座。

上述的模具，所述铰接头的连接杆在与所述拉伸圆棒连接端开有平行 所述连接杆的轴向方向的圆柱孔，用于穿入卡紧所述拉伸圆棒。或者，所 述模具还可进一步包括连接套筒，该套筒连接所述铰接连接装置和所述拉 伸圆棒，其连接方式为螺纹连接或键连接或涨紧连接或销连接。

本发明提供了一种用上述模具进行试验的方法，被测试样的一端通过 与其连接的所述铰接连接装置与拉伸试验机连接，其相对试验机可沿任意 方向在一定角度范围内转动。

所述测量方法包括以下步骤：

S1：准备复合材料试样；

S2：把所述模具的一端与拉伸试验机连接；

S3：把所述模具的另一端与试样的一端连接；

S4：把试样的另一端与试验机连接；

S5：利用拉伸试验机进行拉伸。

上述的方法，所述铰接连接方式为球铰连接。