[发明专利]一种剪切实验夹具及其应力应变计算方法

说明书

本发明涉及一种剪切实验夹具，其特征在于：第一夹具包括L型第一底板与L型第一底板螺栓连接的矩形第一顶板，第二夹具包括L型第二底板及与L型第二底板螺栓连接的矩形第二顶板，L型第一底板、矩形第一顶板、L型第二底板及矩形第二顶板上均对应设置有六角螺栓安装孔。本发明还涉及一种剪切实验夹具及其应力应变计算方法，包括以下步骤：1)根据试验要求，确定剪切试验件的厚度、槽口宽度及六角螺栓安装孔直径；2)通过计算分析试验件剪切处所受的应力；3)通过计算分析试验件剪切处所受的应变及剪切模量。本发明结构设计科学合理，结构简单，安装方便且有效防止剪切试样在实验过程中出现滑移。

技术领域

本发明属于材料属性实验测试技术领域，涉及应力应变剪切夹具，特别涉及一种剪切实验夹具及其应力应变计算方法。

背景技术

剪切强度与剪切模量是衡量复合材料强度的重要因素，目前对于复合材料纵向和横向的力学性能测试比较简单，试样容易制备，试验结果重复性良好，但进行面内剪切实验是困难的。其难点主要存在以下3个方面：(1)纯剪切应力场的产生非常困难。(2)一般复合材料面内剪切力学响应都存在严重非线性。(3)可能出现的剪切失稳增加了剪切强度测试的难度。

通过对公开专利文献的检索，发现两篇与本专利申请相似的中国公开专利文献：

(1)名称为一种剪切夹具，公告号为CN108267364A。该公开专利文献包括下夹板、上夹板、定位件、第一固定板和第二固定板。本公开专利的上夹板与下夹板之间设置了容纳槽，约束了试验件的尺寸，适用范围有限。

(2)名称为一种剪切实验夹具，公告号为CN107179238A。该公开专利文献包括用于固定在试验机上的固定连接平台，固定连接平台通过夹具位置调整螺栓连接夹具底座。本公开专利的结构复杂，更换试验件操作繁琐，同时对不同型号的试验机适配性差且加工成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，安装方便且有效防止剪切试样在实验过程中出现滑移的剪切实验夹具及其应力应变计算方法。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种剪切实验夹具，其特征在于：包括第一夹具、第二夹具及安装在第一夹具与第二夹具之间的剪切试验件，所述第一夹具包括L型第一底板与L型第一底板螺栓连接的矩形第一顶板，所述第二夹具包括L型第二底板及与L型第二底板螺栓连接的矩形第二顶板，所述L型第一底板、矩形第一顶板、L型第二底板及矩形第二顶板上均对应设置有六角螺栓安装孔，所述剪切试验件放置在所述第一夹具与第二夹具之间并通过穿装在六角螺栓安装孔内的六角螺栓固定。

而且，所述L型第一底板、矩形第一顶板、L型第二底板及矩形第二顶板上螺栓穿装孔的个数为2～4个。

而且，所述L型第一底板、矩形第一顶板、L型第二底板及矩形第二顶板的内表面均设置有滚刀网纹。

一种剪切实验应力应变计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)根据试验要求，确定剪切试验件的厚度H、槽口宽度L及六角螺栓安装孔直径D；

2)通过计算分析试验件剪切处所受的应力：以剪切面n-n为基准，将剪切试验件分成两部分，取其中一部分为研究对象，n-n截面上的内力FS与n-n截面相切，称为剪力。由平衡方程容易求得：F_S＝F，假设在剪切面上的应力是均匀分布的，则相应的切应力τ＝F_S/HL；

3)通过计算分析试验件剪切处所受的应变及剪切模量：在剪切试验件上贴应变片，并将应变仪连接制剪切试验件，根据应变仪数据计算剪切试验件的应变γ及剪切模量G：

γ＝|ε₁|+|ε₂|

G＝Δτ/Δγ