一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具，包括左側(cè)固定塊、支撐塊、右側(cè)固定塊、夾具底座，夾具底座為長方凹槽形結(jié)構(gòu)，夾具底座內(nèi)左右兩側(cè)面為斜面，夾具底座內(nèi)側(cè)斜面角度和左側(cè)固定塊上的斜面角度相同；支撐塊位于夾具底座內(nèi)底部,左側(cè)固定塊和右側(cè)固定塊位于夾具底座內(nèi)底部支撐塊的兩端；梯形塊和長方體塊分別位于左側(cè)固定塊和右側(cè)固定塊相對(duì)的一側(cè)，兩個(gè)梯形楔塊分別位于夾具底座內(nèi)側(cè)，且與夾具底座、左側(cè)固定塊、右側(cè)固定塊緊密配合。采用分體式夾具測試時(shí)，減小了彎曲效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近材料的真實(shí)剪切強(qiáng)度，并且能有效地避免高溫下因局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的夾具斷裂的發(fā)生。
【專利說明】一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測試復(fù)合材料強(qiáng)度的夾具，具體地說，涉及一種用于測試陶瓷基復(fù)合 材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具。

【背景技術(shù)】
[0002] 剪切性能是材料最基本的力學(xué)性能之一?，F(xiàn)有技術(shù)測試連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合 材料剪切強(qiáng)度的方法中應(yīng)用最為廣泛的是美國的文獻(xiàn)"ASTM C1425和ASTM C1292標(biāo)準(zhǔn)"。 這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中分別推薦使用了一種測試連續(xù)纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料剪切性能的夾具。
[0003] ASTM C1292推薦的夾具中，利用螺紋將上下夾塊和夾具連接起來，從而使試樣得 到固定，以免加載時(shí)發(fā)生彎曲。該夾具的不足之處在于：只適用于室溫剪切試驗(yàn)。
[0004] ASTM C1425推薦的夾具中，使用活塞結(jié)構(gòu)，通過在夾具和試樣間增加一層中間層 材料，依靠材料在高溫下熱膨脹量的不同來確保試樣在試驗(yàn)過程中不受彎曲效應(yīng)的影響。 但要求使用的中間相材料的熱膨脹系數(shù)大于或等于試樣在厚度方向上的熱膨脹系數(shù)。夾具 的不足之處是：對(duì)于測試不同的材料都要選擇各自相配的中間層材料，因此試驗(yàn)夾具的應(yīng) 用范圍受到了限制；此外由于試樣、中間層和夾具間的熱膨脹系數(shù)失配，在高溫下使試樣受 到壓應(yīng)力。另外，在應(yīng)用中，夾具會(huì)因磨損而不能保證對(duì)試樣精確的夾持，這些都會(huì)增大試 驗(yàn)結(jié)果的誤差。
[0005] 發(fā)明專利200910023320. 8中公開了"一種可用于測試連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的 室溫和高溫剪切強(qiáng)度的夾具"，但夾具在應(yīng)用中存在以下不足：第一，支撐試樣的下夾具為 一個(gè)整體，高溫測試時(shí)由于局部應(yīng)力集中易發(fā)生損壞；第二，高溫下夾具的變形會(huì)導(dǎo)致試樣 夾持出現(xiàn)問題，試樣易發(fā)生傾倒，試樣中心與上下壓桿出現(xiàn)不對(duì)中現(xiàn)象，從而不能獲得有效 測試結(jié)果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，以及室溫和高溫使用不同的夾具、測試結(jié)果誤差大、夾 具使用范圍小、夾具易損壞、壽命短的問題；本發(fā)明提出一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切 強(qiáng)度的分體式夾具。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括左側(cè)固定塊、支撐塊、右側(cè)固 定塊、夾具底座、梯形楔塊、梯形塊、長方體塊，所述夾具底座為長方凹槽形結(jié)構(gòu)，夾具底座 內(nèi)左右兩側(cè)面為斜面，夾具底座內(nèi)側(cè)斜面角度和左側(cè)固定塊側(cè)面的斜面角度相同，所述支 撐塊為長方體結(jié)構(gòu)，支撐塊位于夾具底座內(nèi)底部，左側(cè)固定塊和右側(cè)固定塊位于夾具底座 內(nèi)底部支撐塊的兩端；梯形塊和長方體塊分別位于左側(cè)固定塊和右側(cè)固定塊相對(duì)的一側(cè)， 兩個(gè)梯形楔塊分別位于夾具底座內(nèi)側(cè)，且與夾具底座、左側(cè)固定塊、右側(cè)固定塊緊密配合。
[0008] 左側(cè)固定塊斜面和夾具底座內(nèi)側(cè)斜面上吸附石墨層或者BN粉體材料的任一種。
[0009] 有益效果
[0010] 本發(fā)明提出的用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具，包括左側(cè)固定 塊、支撐塊、右側(cè)固定塊、夾具底座；左側(cè)固定塊為帶有斜面的塊狀結(jié)構(gòu)，支撐塊和右側(cè)固 定塊均為簡單的長方體結(jié)構(gòu)，夾具底座為左右兩側(cè)帶有斜面的凹槽結(jié)構(gòu)，左側(cè)固定塊、支撐 塊、右側(cè)固定塊固定在夾具底座內(nèi)，夾具底座內(nèi)側(cè)斜面和左側(cè)固定塊側(cè)面的斜面角度相等， 夾具底座與左側(cè)固定塊、右側(cè)固定塊通過梯形楔塊進(jìn)行緊密固定；試件通過左右兩側(cè)的梯 形塊和長方體塊固定在組成分體式夾具圍成的空間內(nèi)。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具測試 時(shí)，減小了彎曲效應(yīng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加接近材料的真實(shí)剪切強(qiáng)度，并且 能有效地避免高溫下因局部應(yīng)力集中導(dǎo)致的夾具斷裂的發(fā)生；在測試不同復(fù)合材料時(shí)，不 需選擇適當(dāng)?shù)闹虚g層材料，在室溫和高溫下使用同一夾具，高溫測試時(shí)夾具不易發(fā)生損壞 且試樣可持續(xù)有效固定，夾具壽命大大提高，節(jié)約了試驗(yàn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分 體式夾具作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013] 圖1為本發(fā)明測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的左側(cè)固定塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3為本發(fā)明的支撐塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖4為本發(fā)明的右側(cè)固定塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖5為本發(fā)明的夾具底座結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖6為本發(fā)明的梯形塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖中：
[0020] 1.左側(cè)固定塊2.支撐塊3.右側(cè)固定塊4.夾具底座5.梯形楔塊6.梯形 塊7.長方體塊8.試件

【具體實(shí)施方式】
[0021] 本實(shí)施例是一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具。
[0022] 參閱圖1?圖6,本實(shí)施例測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具，由左側(cè)固 定塊1、支撐塊2、右側(cè)固定塊3、夾具底座4、梯形楔塊5、梯形塊6、長方體塊7組成；夾具底 座4為長方凹槽形結(jié)構(gòu)，夾具底座4內(nèi)左右兩側(cè)面為斜面，夾具底座4內(nèi)側(cè)斜面角度和左側(cè) 固定塊1側(cè)面的斜面角度相同。支撐塊2和右側(cè)固定塊3均為長方體結(jié)構(gòu)，支撐塊2固定 在夾具底座4內(nèi)底部，左側(cè)固定塊1和右側(cè)固定塊3分別位于夾具底座4內(nèi)底部支撐塊2 的兩側(cè)；梯形塊6和長方體塊7分別固定在左側(cè)固定塊1和右側(cè)固定塊3相對(duì)的一側(cè)，兩個(gè) 梯形楔塊5分別安裝在夾具底座4內(nèi)側(cè)，且與夾具底座4、左側(cè)固定塊1、右側(cè)固定塊3緊密 配合固定。在左側(cè)固定塊1斜面和夾具底座4的斜面上吸附石墨層或者BN粉體材料的任 一種。
[0023] 本實(shí)施例夾具為分體組合式結(jié)構(gòu)，放置試件的空間由左側(cè)固定塊1、支撐塊2和右 側(cè)固定塊3共同組成。組合后放置在帶有斜面的夾具底座內(nèi)，夾具底座的兩側(cè)斜面通過梯 形楔塊5將組合后的夾具緊密固定。試件8通過左右兩側(cè)的梯形塊6與長方體塊7固定在 組成分體式夾具的左側(cè)固定塊1、支撐塊2、右側(cè)固定塊3圍成的空間內(nèi)。
[0024] 本實(shí)施例用于測試2D_C/SiC和2D-C/SIBC復(fù)合材料的高溫面內(nèi)剪切性能，準(zhǔn)備測 試的試件外形尺寸為30mmX15mmX3mm。
[0025] 本實(shí)施例測試時(shí)，首先將分體式夾具的左側(cè)固定塊1、支撐塊2和右側(cè)固定塊3放 置在夾具底座4內(nèi)，試件8對(duì)中放置在支撐塊2上，左右分別用梯形塊6和長方體塊7固定， 與夾具底座4內(nèi)兩側(cè)斜面部位上分別放置梯形楔塊5對(duì)左側(cè)固定塊1、右側(cè)固定塊3和夾具 底座4進(jìn)行緊固，將裝好的試件并固定好的整套夾具安裝在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)測試。依靠 梯形塊6的自重來夾緊試件，防止彎曲；高溫下支撐和固定試件的左側(cè)固定塊1、支撐塊2、 右側(cè)固定塊3發(fā)生膨脹時(shí)，將力通過梯形楔塊5傳遞到夾具底座4上，使得夾具不易因局部 應(yīng)力集中而發(fā)生斷裂，提高了夾具的壽命；利用梯形楔塊5可保證夾具變形時(shí)試件仍能被 緊密固定，保證了試驗(yàn)結(jié)果的正確性。
[0026] 下表為使用夾具進(jìn)行2D-C/SIC和2D-C/SIBC面內(nèi)剪切強(qiáng)度測試的實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。 使用夾具進(jìn)行室溫和高溫下的面內(nèi)剪切強(qiáng)度測試，在一定程度上提高了試驗(yàn)的成功率以及 結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具，其特征在于：包括左側(cè)固定 塊、支撐塊、右側(cè)固定塊、夾具底座、梯形楔塊、梯形塊、長方體塊，所述夾具底座為長方凹槽 形結(jié)構(gòu)，夾具底座內(nèi)左右兩側(cè)面為斜面，夾具底座內(nèi)側(cè)斜面角度和左側(cè)固定塊側(cè)面的斜面 角度相同，所述支撐塊為長方體結(jié)構(gòu)，支撐塊位于夾具底座內(nèi)底部，左側(cè)固定塊和右側(cè)固 定塊位于夾具底座內(nèi)底部支撐塊的兩端；梯形塊和長方體塊分別位于左側(cè)固定塊和右側(cè)固 定塊相對(duì)的一側(cè)，兩個(gè)梯形楔塊分別位于夾具底座內(nèi)側(cè)，且與夾具底座、左側(cè)固定塊、右側(cè) 固定塊緊密配合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于測試陶瓷基復(fù)合材料剪切強(qiáng)度的分體式夾具，其特征在 于：左側(cè)固定塊斜面和夾具底座內(nèi)側(cè)斜面上吸附石墨層或者BN粉體材料的任一種。
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK104237005SQ201410487907
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】張程煜, 馬柯, 喬生儒 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)