[发明专利]一种用于测试泡沫剪切性能的横向位移补偿装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于测试泡沫剪切性能的横向位移补偿装置，包括施力机构、金属夹板和位移补偿机构，施力机构包括上压头、下压头以及连接机构，金属夹板包括上夹板和下夹板，位移补偿机构包括上导轨、下导轨以及滚轴；上压头为L形结构，一端通过锁紧螺母与连接机构的连接杆连接，另一端通过固定螺钉连接上夹板；连接机构包括上连接机构和下连接机构，力学试验机的连接接头套在连接杆一端，通过销钉固定连接；连接杆另一端通过锁紧螺母与压头刚性固定。本发明解决了半刚性以及软质泡沫材料因变形产生的横向位移以及拉伸应力而导致的剪切性能测试不准确的问题，利用泡沫材料剪切性能的横向位移补偿试验装置及方法提高了测试结果的准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种用于测试泡沫剪切性能的横向位移补偿装置及方法，属于材料性能测量及材料工程应用领域。

背景技术

近年来，载人航天、深空探测、高超声速飞行器等航空航天技术的迅速发展对热防护系统及隔热材料提出越来越多的应用需求。空间飞行器在轨服役及天地往返过程中面临着复杂多变的高、低温环境，外部需要使用大量的隔热材料对其进行热防护，泡沫绝热材料作为一种结构与功能一体化材料，不仅具有较低的导热性能，而且具有一定的力学承载性能，非常适合作为空间飞行器的隔热材料，在新型太阳翼基板中具有广阔的应用前景。剪切力学性能作为泡沫材料的一个关键性能指标，需要对其进行精确的测量，成为泡沫材料性能评价中的技术难点。

传统泡沫材料剪切力学性能的测量方法，多采用GB/T 10007-2008或ASTM C393-00标准中的测试方法，主要利用上、下施力机构对固定于夹具中的泡沫材料施加拉伸应力，利用拉伸剪切的方法实现材料剪切强度或剪切模量的测量。由于泡沫材料在测试过程中会产生横向变形，而施力机构的两个夹头位置固定，无法随泡沫横向变形而进行位移调整，形成横向拉伸应力和纵向剪切应力共存的状态，对纯剪切性能状态的应力及应变测试造成一定的测试误差，测试结果准确度较低。误差随变形量、应力比例及拉伸应力的增大而增大，因此传统测试方法主要适用于刚性硬质泡沫材料，对于半刚性以及软质泡沫材料剪切性能测试由于缺乏横向位移补偿，存在较大的测量误差。

综上，传统泡沫材料剪切性能测试方法在拉伸剪切的过程中由于横向位移和横向拉伸应力的存在，不适用于测试过程中变形量大的半刚性以及软质泡沫材料。

发明内容

本发明专利解决的技术问题是：本发明提供了一种用于测试泡沫剪切性能的横向位移补偿装置及方法，解决了半刚性以及软质泡沫材料因变形产生的横向位移以及拉伸应力而导致的剪切性能测试不准确的问题，可以准确地测试半刚性及柔性泡沫材料的剪切性能，提高了测试效率和适用性。

本发明专利的技术解决方案为：

一种用于测试泡沫剪切性能的横向位移补偿装置，包括施力机构、金属夹板和位移补偿机构，

施力机构包括上压头、下压头以及连接机构，

金属夹板包括上夹板和下夹板，

位移补偿机构包括上导轨、下导轨以及滚轴；

上压头为L形结构，一端通过锁紧螺母与连接机构的连接杆连接，另一端通过固定螺钉连接上夹板；

连接机构包括上连接机构和下连接机构，连接机构均由连接杆、锁紧螺母和销钉组成，力学试验机的连接接头套在连接杆一端，通过销钉固定连接；连接杆另一端通过锁紧螺母与压头刚性固定；

泡沫材料试验样品通过胶黏剂粘贴在上夹板和下夹板之间，金属夹板的延长部位分别通过固定螺钉与上压头固定连接，下夹板与位移补偿机构中的上导轨固定连接；

下压头与下导轨一体化设计，上导轨与下导轨之间设置有至少两根平行滚轴；

下压头通过锁紧螺母与下连接机构的连接杆连接，下连接杆通过销钉与力学试验机连接；位移补偿机构的上导轨可以随泡沫材料试验样品的变形进行移动，对变形进行横向补偿。