專利名稱：一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料測試裝置，尤其是涉及一種針對復(fù)合材料層合板板狀試樣進行雙向加載試驗的試驗裝置。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料在航空領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用越來越廣泛，但是對于復(fù)合材料強度的研究，大多還集中在單向受載的情況下，而實際中，大多數(shù)情況下，復(fù)合材料所受的都是復(fù)雜載荷。顯然，僅僅研究其單向載荷下的強度是遠遠不夠的，不管是對強度準則進行實驗驗證，還是從損傷角度探討復(fù)合材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的破壞，都需要對復(fù)合材料試樣進行雙向加載試驗。雙向加載試驗還沒有形成規(guī)范的方法，目前，雙向加載試驗一般分為兩大類(1) 使用單軸加載系統(tǒng)進行雙軸加載試驗；( 用兩個或者多個獨立的加載系統(tǒng)進行雙軸加載試驗。第一類主要包括偏軸拉伸試驗和利用一定的機械結(jié)構(gòu)對十字形試驗件進行雙向加載。1、偏軸拉伸試驗。雖然該方法能夠使材料產(chǎn)生復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，但是這種方法所能夠產(chǎn)生的加載比例取決于試驗件的纖維角度而不能夠任意選取，因而受到很大的限制。2、利用一定的機械結(jié)構(gòu)對十字形試驗件進行雙向加載。這種方法是目前很多學(xué)者研究的重點，但是很多設(shè)計方案都存在不能隨意的選取加載比例的缺陷。第二類主要包括薄壁圓筒的拉壓和扭轉(zhuǎn)或者內(nèi)壓/外壓組合試驗以及用兩個或者多個獨立的加載系統(tǒng)對十字形試驗件進行雙軸加載試驗。1、薄壁圓筒的拉壓和扭轉(zhuǎn)或者內(nèi)壓/外壓組合試驗。薄壁圓筒試驗是比較常見的方法，能夠進行任意比例的加載。但是這種方法也存在一些缺點，如管狀材料和板狀材料的性能往往有所差別、加載過程中可能出現(xiàn)多種彈性失穩(wěn)以及加載過程中的幾何變形對結(jié)果的影響往往被忽略等；2、用兩個或者多個獨立的加載系統(tǒng)對十字形試驗件進行雙軸加載試驗。這種試驗方法雖然可以選取任意的加載比例進行試驗，但是由于整個試驗設(shè)備的構(gòu)造復(fù)雜，成本很高，而且對控制系統(tǒng)也提出很高的要求，限制了該方法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種設(shè)備構(gòu)造簡單， 便于維護，方便調(diào)節(jié)加載比例的用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，由底座、杠桿結(jié)構(gòu)、夾頭三部分構(gòu)成，所述的底座設(shè)在底部，所述的杠桿結(jié)構(gòu)及夾頭均安裝在底座上。所述的底座包括滑軌、滑輪、底盤及底部聯(lián)接件，所述的滑輪安裝在底盤上，所述的滑軌與滑輪連接，所述的底部聯(lián)接件設(shè)置在底盤底部的中央，底部聯(lián)接件可連接萬能試驗機。所述的滑輪設(shè)有8個，均勻分布在底盤的外圓周上。所述的杠桿結(jié)構(gòu)包括杠桿、松緊螺套、鋼絲及頂部聯(lián)接件，所述的杠桿設(shè)有三級， 各級杠桿之間通過松緊螺套聯(lián)接，所述的鋼絲繞過滑輪連接在夾頭上，所述的頂部聯(lián)接件設(shè)在最上級的杠桿的頂部，頂部聯(lián)接件可連接萬能試驗機。所述的夾頭為自緊式夾頭，安裝在底座上的滑軌上。該試驗裝置的工作最大載荷為10KN。該試驗裝置的材料采用45號鋼。本發(fā)明可以通過上下聯(lián)接件安裝在萬能試驗機上，將特別設(shè)計的帶有八條臂的試驗件的每條臂用夾頭夾持住，然后調(diào)節(jié)與各級杠桿相聯(lián)接的松緊螺套，使各級杠桿保持水平狀態(tài)，同時通過調(diào)節(jié)最下層的松緊螺套，保證每條鋼絲處于相同的拉緊狀態(tài)。本發(fā)明利用了杠桿原理，可以方便的調(diào)節(jié)加載比例，除了可以進行加載比例為 1 1的等軸雙向加載試驗外，還可以通過調(diào)整杠桿上螺栓的固定位置，或者更換不同尺寸的杠桿，可以實現(xiàn)不同加載比例的雙向加載試驗。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、設(shè)備構(gòu)造簡單，便于維護，能夠方便的完成試驗?zāi)繕耍?、能夠方便調(diào)節(jié)加載比例；3、可以在萬能試驗機上實現(xiàn)雙向加載試驗，降低試驗成本；4、該設(shè)備具有足夠的加載精度。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1為底部聯(lián)接件、2為底盤、3為滑輪、4為滑軌、5為鋼絲、6為松緊螺套、7為第一級杠桿、8為第二級杠桿、9為第三級杠桿、10為頂部聯(lián)接件、11為夾頭、12為試驗件。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，由底座、杠桿結(jié)構(gòu)、夾頭11三部分構(gòu)成，底座設(shè)在底部，杠桿結(jié)構(gòu)及夾頭11均安裝在底座上。其中，底部聯(lián)接件1、底盤2、滑輪3以及滑軌4構(gòu)成了底座；鋼絲5、松緊螺套6、第一級杠桿7、第二級杠桿8、第三級杠桿9以及頂部聯(lián)接件10構(gòu)成了杠桿結(jié)構(gòu)；夾頭11安裝在滑軌4上?；?設(shè)有8個，均勻安裝在底盤2的外圓周上，滑軌4與滑輪3連接，底部聯(lián)接件1設(shè)置在底盤2底部的中央，底部聯(lián)接件1可連接萬能試驗機。第一級杠桿7、第二級杠桿8、第三級杠桿9自下而上通過松緊螺套6聯(lián)接，鋼絲繞過滑輪3連接在夾頭11上，頂部聯(lián)接件10設(shè)在第三級杠桿9的頂部，頂部聯(lián)接件10可連接萬能試驗機。使用的夾頭11為自緊式夾頭，安裝在底座上的滑軌4上。
該試驗裝置的工作最大載荷為10KN，所用的材料為45號鋼。本發(fā)明可以通過底部聯(lián)接件1和頂部聯(lián)接件10安裝在萬能試驗機上，將特別設(shè)計的帶有八條臂的試驗件的每條臂用夾頭夾持住，然后調(diào)節(jié)與各級杠桿相聯(lián)接的松緊螺套， 使各級杠桿保持水平狀態(tài)，同時通過調(diào)節(jié)最下層的松緊螺套，保證每條鋼絲處于相同的拉緊狀態(tài)。本發(fā)明利用了杠桿原理，可以方便的調(diào)節(jié)加載比例，除了可以進行加載比例為 1 1的等軸雙向加載試驗外，還可以通過調(diào)整杠桿上螺栓的固定位置，或者更換不同尺寸的杠桿，可以實現(xiàn)不同加載比例的雙向加載試驗。在進行試驗以前，首先將頂部聯(lián)接件10和底部聯(lián)接件1分別固定在實驗室的萬能加載試驗機上，然后將貼好應(yīng)變片的試驗件12用夾頭11夾持牢固，最后通過調(diào)節(jié)聯(lián)接各級杠桿的松緊螺套6使杠桿保持水平，并且是各鋼絲處于相同的拉緊狀態(tài)，打開試驗機進行加載，通過應(yīng)變片獲得試驗數(shù)據(jù)。加載過程中需要注意保證加載要小于設(shè)計載荷10KN。
權(quán)利要求
1.一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于，該試驗裝置由底座、杠桿結(jié)構(gòu)、夾頭三部分構(gòu)成，所述的底座設(shè)在底部，所述的杠桿結(jié)構(gòu)及夾頭均安裝在底座上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 所述的底座包括滑軌、滑輪、底盤及底部聯(lián)接件，所述的滑輪安裝在底盤上，所述的滑軌與滑輪連接，所述的底部聯(lián)接件設(shè)置在底盤底部的中央，底部聯(lián)接件可連接萬能試驗機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 所述的滑輪設(shè)有8個，均勻分布在底盤的外圓周上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 所述的杠桿結(jié)構(gòu)包括杠桿、松緊螺套、鋼絲及頂部聯(lián)接件，所述的杠桿設(shè)有三級，各級杠桿之間通過松緊螺套聯(lián)接，所述的鋼絲繞過滑輪連接在夾頭上，所述的頂部聯(lián)接件設(shè)在最上級的杠桿的頂部，頂部聯(lián)接件可連接萬能試驗機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 所述的夾頭為自緊式夾頭，安裝在底座上的滑軌上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 該試驗裝置的工作最大載荷為10KN。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，其特征在于， 該試驗裝置的材料采用45號鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于進行材料雙向加載試驗的試驗裝置，該試驗裝置由底座、杠桿結(jié)構(gòu)、夾頭三部分構(gòu)成，底座設(shè)在底部，杠桿結(jié)構(gòu)及夾頭均安裝在底座上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)備構(gòu)造簡單，便于維護，能夠方便的完成試驗?zāi)繕耍軌蚍奖阏{(diào)節(jié)加載比例，并且可以在萬能試驗機上實現(xiàn)雙向加載試驗，降低試驗成本，該設(shè)備具有足夠的加載精度等優(yōu)點。
文檔編號G01N3/00GK102353578SQ20111029595
公開日2012年2月15日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者史曉輝, 汪海, 陳秀華 申請人:上海交通大學(xué)