[发明专利]动态双剪切试验装置

说明书

本发明公开一种动态双剪切试验装置，其包括：入射杆、透射管、双剪切试样；所述双剪切试样设置于所述入射杆和所述透射管之间，所述入射杆被撞击后，所述入射杆产生应力波并对所述双剪切试样进行加载；所述双剪切试样在被加载过程中，在剪切面处产生纵向剪切力并将纵向剪切力的应力波传至透射管。本申请能够实现在冲击载荷下测试纤维/基体界面纵向抗剪切强度。

技术领域

本发明涉及材料力学试验测试技术领域，尤其涉及一种动态双剪切试验装置。

背景技术

在国防和工业生产领域中，由于不同材料的结构件经常处于冲击载荷下，如航空器的鸟撞、冰雹撞击以及航天器遭受太空垃圾的撞击，而与我们生活相关的还有汽车的防撞，以及手机的抗摔等等。

因此，常常需要对试验材料进行冲击加载试验，如典型的霍普金森杆动态加载，以获得材料在不同加载速率下的真实力学响应，由此指导有限元仿真中材料参数的设置霍普金森杆由霍普金森父子提出并由后人在此基础上不断发展，目前，霍普金森杆已广泛应用于材料的动态力学性能测试。它通过将测试材料放置于两根杆中间，通过加速的质量快撞击或炸药爆炸产生加速脉冲，此加速脉冲以应力波的形式在入射杆中传播，当应力波传播至两杆中间的试样时便会对试样加载，而试样会将一部分的应力波传播至透射杆，同时通过粘贴在入射杆和透射杆且距杆端部一定距离的应变片来记录入射杆和透射杆中的应力波，如果入射杆和透射杆保持弹性状态，那么杆中的应力波将以弹性波速无失真地传播，这样应变片便能够测量到作用于杆端地载荷随时间地变化历程。

目前，材料的动态剪切试验主要有单剪切、双剪切的实验方法，单剪切由于其本身的加载状态易在剪切面产生弯矩而非纯剪切状态，或是断裂面并非剪切面导致实验的失败。而双剪切的方法目前应用较多的是帽形试样，但其加工困难且主要应用于金属材料。目前，针对纤维/基体界面的纵向抗剪切强度动态载荷下测试实验尚未出现标准的实验方法，现有的实验方法有单纤维拔出、压出以及单纤维断裂等细观力学实验以及基于ASTM5379的单剪切实验，细观力学实验操作困难且需后期修正，数据分散性大，而基于ASTM5379的单剪切实验实现动态加载较为困难。基于此，在有限元仿真验证的基础上，迫切需要提出一种有效的动态双剪切实验技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种动态双剪切试验装置，以解决现有技术存在的上述问题，其中：

根据本发明实施例提出一种动态双剪切试验装置，其包括：入射杆、透射管、双剪切试样；

所述双剪切试样设置于所述入射杆和所述透射管之间，所述入射杆被撞击后，所述入射杆产生应力波并对所述双剪切试样进行加载；

所述双剪切试样在被加载过程中，在剪切面处产生纵向剪切力并将纵向剪切力的应力波传至透射管。

其中，还包括：设置在所述入射杆和所述透射管之间的入射杆接头和透射管接头；

所述入射杆接头用于夹持所述双剪切试样，被所述入射杆接头夹持的所述双剪切试样卡设在所述透射管接头中；

所述入射杆被撞击后，所述入射杆产生的应力波传至所述入射杆接头，从而所述双剪切试样被加载；

所述双剪切试样在被加载过程中，在剪切面处产生纵向剪切力并将纵向剪切力的应力波传至透射管接头；

所述透射管接头将应力波传至所述透射管；

其中，所述双剪切试样包括：一加持部和位于所述加持部两侧的二支撑部；所述加持部大体为方形，其四角呈45度倒角；所述二支撑部分别与所述加持部连接，所述二支撑部与所述加持部的连接区域具有45度缺口。

其中，所述入射杆与所述入射杆接头的接触面的截面积相同。

其中，所述透射管接头与所述透射管之间采用细牙螺纹相连接。

其中，还包括：撞击杆，所述撞击杆被驱动后撞击所述入射杆。