[发明专利]一种复合材料板中低应变率压缩实验装置

说明书

本发明属于材料动态力学性能领域，并具体公开了一种复合材料板中低应变率压缩实验装置。包括依次相连接的基座、第一单分量力传感器、可压缩框架结构、第二单分量力传感器以及受冲板，可压缩框架结构包括压缩底板、压缩顶板、定位管以及夹头，所述压缩底板设于所述第一单分量力传感器的上方，所述压缩顶板设于所述第二单分量力传感器的下方，所述压缩底板与所述压缩顶板通过多根平行设置的定位管实现连接，所述夹头包括两个结构完全相同的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具设于所述压缩底板面向所述压缩顶板的一侧，所述第二夹具设于所述压缩顶板面向所述压缩底板的一侧。本发明可实现复合材料板材中低应变率的加载，结构简单、测量成本低。

技术领域

本发明属于材料动态力学性能领域，更具体地，涉及一种复合材料板中低应变率压缩实验装置。

背景技术

在实际应用中，由高速碰撞、侵彻和爆炸等原因形成的动态载荷对材料和结构的力学行为会造成与静态载荷下明显不同的结果，尤其是对应变率敏感的材料，诸如大部分钢材、聚合物材料和纤维增强复合材料等。

为了研究材料的应变率效应，目前绝大部分的实验研究所涉及的应变率范围分别在10^-4/s～10^-1/s和10²/s～10⁴/s这两个范围内，即分别通过材料实验机和分离式Hopkinson杆为主的准静态加载和动态中高应变率加载所获取的结果。而处于这二者之间的10⁰/s～10²/s的中低应变率的实验研究相对比较匮乏，主要原因则是由于实验测试的困难。通过HTM高速加载实验机可以实现中低应变率的加载，但是实验费用昂贵。专利CN105300799B公开了一种准静态单轴压缩实验方法及装置，其通过在试件上单面开凹槽，仅需要在试件的背面进行侧向支撑，开槽面裸露在外，利用弯矩和由背抗弯板在凹槽部所施加的法向力之间力矩平衡的机制来抑制试件的屈曲，可应用多种应变测量方法。但是该专利在测量过程中，由于试件开有凹槽，因此需要相应的设置抗弯曲的部件来制来抑制试件的屈曲，在测量过程中，相应的对待测的板材具有形状要求，同时测量过程中，冲击力不能得到较好的传递，即其也无法实现应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验测量。

因此，本领域亟待提出一种结构简单、测量成本低、适应应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验装置。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复合材料板中低应变率压缩实验装置，其中结合复合材料板自身的特征及其材料的应变率效应测试的工艺特点，相应设计了一种复合材料板中低应变率压缩实验装置，并对其关键组件如受冲板、两个单分量力传感器、压缩底板、压缩顶板、定位导管及基座的结构及其具体设置方式进行研究设计和改进，相应的可有效解决传统试验装置无法实现复合材料板中低应变率的测量，因而有其适用于需要对复合材料板应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的测量研究的应用场合。

为实现上述目的，本发明提出了一种复合材料板中低应变率压缩实验装置，包括依次相连接的基座、第一单分量力传感器、可压缩框架结构、第二单分量力传感器以及受冲板，其中，

所述可压缩框架结构包括压缩底板、压缩顶板、定位管以及夹头，所述压缩底板设于所述第一单分量力传感器的上方，所述压缩顶板设于所述第二单分量力传感器的下方，所述压缩底板与所述压缩顶板通过多根平行设置的定位管实现连接，且所述压缩底板与所述压缩顶板均可沿多根平行设置的所述定位管滑动，所述夹头包括两个结构完全相同的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具设于所述压缩底板面向所述压缩顶板的一侧，所述第二夹具设于所述压缩顶板面向所述压缩底板的一侧，所述第一夹具和第二夹具用于夹持并固定待测试的复合材料板，所述第一单分量力传感器、第一夹具、第二夹具以及第二单分量力传感器的中心轴线共线；