[发明专利]一种复合材料圆管轴压试验件及其制备方法

说明书

本发明提供一种复合材料圆管轴压试验件及其制备方法，该试验件包括：圆管和2个灌胶盒；2个灌胶盒通过环氧树脂胶黏剂分别封装于圆管的两端；每个灌胶盒均包括：外壳和柱芯，外壳配置于圆管的端部，外壳具有圆筒形凹槽；柱芯配置于圆筒形凹槽内；柱芯上设置有通气孔；若干凸出结构布设于柱芯的周侧，且与圆管的内壁抵接。该试验件主要通过灌胶盒对圆管的两端进行加强，并通过柱芯对圆管起到定位作用，确保试验件上下压缩端面平行、试验件轴线和压缩力轴线对中，避免试验过程中出现从端部压溃的现象。该方法能够确保环氧树脂胶黏剂均匀填充圆管内外的空间，在解决试验件定位与对中问题的同时，还能够确保圆管与灌胶盒的可靠粘接，保证灌胶质量。

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料以及轴压试验设备技术领域，具体涉及一种复合材料圆管轴压试验件及其制备方法。

背景技术

复合材料圆管在工程中有着广泛应用，特别是由复合材料圆管连接而成的桁架结构有较大的工程应用价值，如Atlas V型运载火箭推力支架^[1]。其轴压稳定性好，压缩强度高，但压缩强度试验有难度。试验研究表明，当圆管受到轴向压缩载荷作用时，管的径向会发生压胀现象，且随着载荷的增加而增加，管的轴压承载能力也随之下降^[2]，而且在压缩过程中，往往是圆管的端头出现压溃，不能得到理想的压缩失效模式和压缩强度。一般的复合材料圆管压缩试验，往往采用端部缠绕加厚铺层的方式对压缩端进行加强，但是这种方式还是可能出现从端头压溃的现象^[3]。

针对上述问题，发明人根据复合材料壁板结构件压缩试验的方法，对复合材料圆管轴压试验进行改进，将试验件两端置于灌胶盒内，并灌入环氧树脂胶黏剂，使灌胶盒和试验件结为一体，用以避免圆管端头压溃现象，获得理想的压缩失效模式和强度。但是在轴压试验件灌胶制备中，发现仍然存在一些问题：

(1)圆管定位和对中问题。将圆管端头置于灌胶盒中然后灌胶或者先在盒中灌胶再将圆管端头插入，在胶固化前必须调整好圆管位置，并确保圆管轴线和灌胶盒压缩端面垂直度，这样才能保证压缩试验的对中度。否则，将得到不正确的压缩破坏载荷和不合理的破坏模式。如果采用特制工装来满足这一要求，将增加试验件装配的复杂度。

(2)排气问题。圆管两端都需要灌胶固定，并且要求圆管内、外壁都和胶有良好接触。但无论是先灌胶后插管还是先插管后灌胶，由于圆管两端被气密，管内空气不能顺利排出，管内气压造成内部的胶被挤出或者胶无法流入管内，导致胶-管黏接面积减小和胶接质量变差，将严重影响试验效果。

参考文件：

[1]J J Smith.Evolved composite structures for Altas V.AIAA-2002-4201,2002.

[2]郑宗光,等.承压管的临界载荷及碳纤维缠绕后的增强作用[J].材料研究学报,1993,7(2):167-172.

[3]杜刚,等.复合材料圆管端部加强对其轴压性能影响的实验分析[J].材料科学与工程学报,2007(03):457-459.

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种复合材料圆管轴压试验件，该试验件主要通过灌胶盒对圆管的两端进行加强，并通过柱芯对圆管起到定位作用，确保试验件上下压缩端面平行、试验件轴线和压缩力轴线对中，避免试验过程中出现从端部压溃的现象。

本发明的另一个目的在于提供一种复合材料圆管轴压试验件的制备方法，该方法能够确保环氧树脂胶黏剂均匀填充在圆管内外的空间，在解决试验件定位与对中问题的同时，还能能够确保圆管与灌胶盒的可靠粘结，保证灌胶质量，避免试验过程中出现从端部压溃的现象。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种复合材料圆管轴压试验件，包括：圆管和2个灌胶盒；2个所述灌胶盒通过环氧树脂胶黏剂分别封装于所述圆管的两端；每个所述灌胶盒均包括：