[发明专利]可施加预拉压载荷的复合材料冲击测试夹具

说明书

本发明公开了一种可施加预拉压载荷的复合材料冲击测试夹具，用于解决现有方法预应力加载不均匀的技术问题。技术方案是由底座、压板、压紧螺栓、侧边压紧螺栓、卡块、第一楔形块、第二楔形块和加载螺栓组成。本发明采用螺栓加载并通过楔形块放大载荷的加载方式，利用螺栓与楔形块的自锁性质，以保证所施加预拉载荷稳定可靠。同时，通过调转卡块和第一楔形块与第二楔形块的朝向，即可施加预压力。调整螺栓的拧紧力矩的大小可以自由地改变施加预拉压载荷的大小。既能保证冲击测试过程中复合材料层合板的稳定夹持，还能同时施加精确的预拉载荷和预压载荷。

技术领域

本发明涉及一种复合材料冲击测试夹具，特别是涉及一种可施加预拉压载荷的复合材料冲击测试夹具。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度，使其在航空、航天、航海和汽车产业等领域得到广泛应用。复合材料层合板落锤冲击试验用于测试复合材料层合板抗冲击损伤抵抗能力。

美国材料与试验协会在制定的“落锤冲击试验中纤维增强树脂基复合材料的抗损伤力测试标准”(ASTM D7136/D7136M-05)中规定了冲击测试夹具的尺寸，但是该标准中的给定的夹具无法在冲击过程中对复合材料层合板施加预先载荷。然而在实际工作状态下，飞机复合材料结构受冲击前都承受一定载荷。例如，飞机在起降时，机身底部有遭受跑道碎石冲击的可能，此时机身底部蒙皮结构承受较大压缩载荷；发动机叶片受到飞鸟撞击时，已承受很大离心动载和气动载荷；机翼前缘受到外物冲击时，蒙皮承受因气动载荷和发动机推力产生的预应力。为了更加真实地获取复合材料结构在实际应用中的抗冲击损伤能力，需要设计一种能够精确施加预拉载荷或预压载荷的冲击测试夹具。

文献“冀赵杰,关志东,黎增山,et al.压缩预应力对复合材料层板抗冲击损伤性能的影响[J].复合材料学报,2016,33(8):1677-1686.”公开了一种预应力施加装置。该装置通过旋紧两端横向螺栓对试验件施加预紧力，通过夹具内部的2个楔形钢块将横向载荷转换成纵向载荷施加于试验件端部。但该夹具只能施加压应力，且通过手动拧紧两端的螺栓易产生载荷施加不对称，导致实际预应力加载不均匀。

发明内容

为了克服现有方法预应力加载不均匀的不足，本发明提供一种可施加预拉压载荷的复合材料冲击测试夹具。该夹具由底座、第一压板、第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓、第五压紧螺栓、第六压紧螺栓、第一侧边压紧螺栓、第二侧边压紧螺栓、第三侧边压紧螺栓、第四侧边压紧螺栓、第五侧边压紧螺栓、第六侧边压紧螺栓、第二压板、复合材料层合板、第一卡块、第一楔形块、第二楔形块、第一加载螺栓、第二卡块、第七压紧螺栓、第八压紧螺栓、第九压紧螺栓、第二加载螺栓、第三压板、第七侧边压紧螺栓、第八侧边压紧螺栓、第九侧边压紧螺栓、第十侧边压紧螺栓、第十一侧边压紧螺栓和第十二侧边压紧螺栓组成。本发明采用螺栓加载并通过楔形块放大载荷的加载方式，利用螺栓与楔形块的自锁性质，以保证所施加预拉载荷稳定可靠。同时，通过调转卡块和第一楔形块与第二楔形块的朝向，即可施加预压力。调整螺栓的拧紧力矩的大小可以自由地改变施加预拉压载荷的大小。既能保证冲击测试过程中复合材料层合板的稳定夹持，还能同时施加精确的预拉载荷和预压载荷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可施加预拉压载荷的复合材料冲击测试夹具，其特点是包括底座1、第一压板2、第一压紧螺栓3、第二压紧螺栓4、第三压紧螺栓5、第四压紧螺栓6、第五压紧螺栓7、第六压紧螺栓8、第一侧边压紧螺栓9、第二侧边压紧螺栓10、第三侧边压紧螺栓11、第四侧边压紧螺栓12、第五侧边压紧螺栓13、第六侧边压紧螺栓14、第二压板15、第一卡块17、第一楔形块18、第二楔形块19、第一加载螺栓20、第二卡块21、第七压紧螺栓22、第八压紧螺栓23、第九压紧螺栓24、第二加载螺栓25、第三压板26、第七侧边压紧螺栓27、第八侧边压紧螺栓28、第九侧边压紧螺栓29、第十侧边压紧螺栓30、第十一侧边压紧螺栓31和第十二侧边压紧螺栓32。