[发明专利]一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法

说明书

本发明涉及材料检测设备技术领域，尤其涉及一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法。该装置包括剪切夹具的基座、剪切夹具的压下部分、滑轨、试样垫块、调节螺钉、顶丝六部分。剪切夹具的基座与剪切夹具的压下部分通过滑轨连接；滑轨与剪切夹具的基座通过顶丝连接固定；试样垫块放置在剪切夹具的基座上，通过调节螺钉可调节试样垫块位置匹配不同厚度试样。本发明通过试验机对压下装置施加试验力，使试样中部受到剪切载荷，以测试试样剪切强度。本发明内容与现有技术相比，能很好地适应极低模量材料进行剪切试验，对不同厚度试样提供一定夹持容许范围，能够在试样中部提供近似纯剪切载荷状态。其结构简单，安装拆卸操作方便。

技术领域

本发明公开了一种极低模量复合材料层间剪切夹具及测试方法，属于材料检测设备技术领域。

技术背景

随着航空航天领域对热防护技术需求的不断提高，轻质隔热复合材料得到了广泛研究和蓬勃发展，其中泡沫夹层复合材料是重要研究方向，这类复合材料模量极低，压缩模量一般在1MPa至10GPa之间，剪切模量在1MPa至1GPa 之间。在其研究过程中，如何检测其力学与变形性能十分必要，除了常规的拉伸、弯曲等性能检测，剪切性能也是一个极其重要的性能参数，可以有效衡量复合材料的结合强度。现有的针对复合材料的剪切测试的主要方法难以完全适用于极低模量试验件进行层间剪切性能的测试。对常见软质材料使用与夹具胶粘的连接方式又会极大降低试验效率，且消耗大量相同夹具。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种用于极低模量复合材料剪切试验的装置，无需对试验机进行改造，使用常规压缩压盘驱动夹具即可实现对材料的剪切，无需胶粘，节约成本，方便快捷。

该装置包括剪切夹具的压下装置1、滑轨2、调节螺钉3、试样垫块4、顶丝5及剪切夹具的基座6组成；

所述剪切夹具的压下装置为阶梯状，与所述剪切夹具的基座共同为试样提供剪切载荷，所述剪切夹具的压下装置可在所述滑轨上自由移动；

所述滑轨为表面光滑的圆柱体，连接所述剪切夹具的压下装置与所述剪切夹具的基座，限制其二者仅在所述滑轨方向发生相对位移；

所述调节螺钉安装在剪切夹具的基座上，螺钉顶端与试样垫块相抵接，通过改变调节螺钉旋进圈数，推动试样垫块位置发生变化；

所述试样垫块为长方体形状，放置在剪切夹具的基座上，一侧与调节螺钉相接，另一侧与试样紧贴，通过调节螺钉调节试样垫块位置匹配试样；

所述顶丝，安装在所述剪切夹具的基座上，对滑轨起到固定作用，使滑轨与剪切夹具的基座不发生相对位移；

所述剪切夹具的基座为阶梯形状，起到支撑试样作用，与所述剪切夹具的压下装置共同为试样提供剪切载荷。

本发明还公开了一种使用上述夹具的测试方法，可应用于复合材料，尤其是极低模量复合材料剪切试验，试验方法包括以下步骤：

第一步，测量剪切夹具的压下装置重量；

第二步，正确安装剪切夹具的压下装置1、滑轨2、顶丝3、试样垫块4、调节螺钉5、剪切夹具的基座6六部分。

第三步，将待测极低模量复合材料进行切割取样，制成长方体试样；

第四步，测量试样的长度、宽度、厚度等实际几何参数；

第五步，将试样放置在剪切夹具的基座上；

第六步，将4个调节螺钉旋进剪切夹具的基座，通过把握调节螺钉旋进圈数控制试样垫块推动试样，使试样另一侧与剪切夹具的压下装置的阶梯竖直面贴合；

第七步，打开电子万能试验机，将剪切夹具的基座放置于试验机下夹具平台；