一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種剪切特性測(cè)試裝置，尤其是一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]非金屬材料如纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)、泡沫材料、樹脂材料、木材等的剪切性能是描述其材料力學(xué)特性的重要參數(shù)之一。目前測(cè)試非金屬材料剪切性能的方法主要有短梁垂直剪切測(cè)試方法、短梁對(duì)角線剪切測(cè)試方法、V型槽梁法等，但上述方法均各有利弊。如短梁剪切側(cè)邊受力測(cè)試方法雖簡(jiǎn)單，但夾持邊角上應(yīng)力集中明顯，局部過早破壞，并且兩側(cè)邊雙向受力易出現(xiàn)剪切和拉壓混合破壞模式，測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確；短梁對(duì)角線受力剪切測(cè)試時(shí)，夾持邊角上的應(yīng)力集中仍舊會(huì)導(dǎo)致局部過早破壞，使剪切特性測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確；而現(xiàn)有的V型槽梁剪切測(cè)試方法，雖測(cè)試結(jié)果較準(zhǔn)確，但夾具復(fù)雜成本高，適用試件單一。
[0003]因此，如何用簡(jiǎn)單實(shí)用的裝置較為準(zhǔn)確的測(cè)試非金屬材料的剪切性能，是亟待解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供了一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，測(cè)試截面剪應(yīng)力分布均勻，應(yīng)力集中影響小，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，夾持和加載部件可拆卸組裝，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
[0005]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，包括非金屬測(cè)試試件、應(yīng)變花、上加載部件和下加載部件，其特征在于，所述上、下加載部件分別夾持在所述非金屬測(cè)試試件左右兩端，所述應(yīng)變花布置在試件測(cè)試截面處，其中:
[0007]所述非金屬測(cè)試試件的上、下表面中部分別開有對(duì)稱的V形切口，所述V形切口底面設(shè)有倒角，所述V形切口中心的連接面為試件測(cè)試截面；
[0008]所述上、下加載部件均包括墊板、立板、支撐連桿、橫板、連接螺栓和加載螺栓，還包括夾持角板或粘接板，其中，所述夾持角板或粘接板固定住所述非金屬測(cè)試試件的端部，所述夾持角板或粘接板用螺栓依次與墊板、立板連接，根據(jù)所述非金屬測(cè)試試件寬度適當(dāng)增減墊板；所述立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固，所述支撐連桿一端與立板、另一端與橫板連接；所述加載螺栓安裝在橫板上；所述上、下加載部件的加載螺栓位于同一垂直線上。
[0009]優(yōu)選地，所述非金屬測(cè)試試件的材料種類包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRR)、泡沫材料、樹脂材料和木材。
[0010]優(yōu)選地，對(duì)所述非金屬測(cè)試試件的夾持方式包括兩種:對(duì)于薄板試件，試件兩端與夾持角板用螺栓連接，夾持角板再與墊板和立板用螺栓連接；對(duì)于厚板試件，試件兩端與粘接板用粘合劑粘連，粘接板再與墊板和立板用螺栓連接。
[0011]優(yōu)選地，對(duì)于薄板試件，試件的沿寬度兩端各有一對(duì)夾持角板，成對(duì)的夾持角板分別位于試件沿厚度兩側(cè)，各所述夾持角板包括夾角為90°的a邊和b邊，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件；b邊上開槽孔，用于連接墊板和立板。
[0012]優(yōu)選地，所述粘接板的粘接表面加工成網(wǎng)格狀。
[0013]優(yōu)選地，所述橫板和立板上設(shè)置有多個(gè)螺栓孔，至少一個(gè)所述支撐連桿設(shè)置在橫板與立板之間，兩端用螺栓連接。
[0014]優(yōu)選地，所述應(yīng)變花由三個(gè)應(yīng)變片組成，分別為0°、45°和90°應(yīng)變片。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，V形切口試樣的測(cè)試截面剪應(yīng)力分布均勻，無局部過早破壞，可有效減小夾持面應(yīng)力集中對(duì)測(cè)試截面剪應(yīng)力測(cè)量結(jié)果的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。裝置的夾持和加載部件可拆卸組裝，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣，制造成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的非金屬材料剪切特性測(cè)試裝置(薄板試件螺栓夾持方式)示意圖，其中，(A)為裝置整體圖，(B)為螺栓夾持方式示意圖，(C)為夾持角板示意圖，(D)為應(yīng)變花布置示意圖；
[0017]圖2為本實(shí)用新型的非金屬材料剪切特性測(cè)試裝置(厚板試件粘接夾持方式)示意圖，其中，(A)為裝置整體圖，(B)為粘接板示意圖，其中(B-1)、(B-2)、(B-3)分別為左視圖，正視圖和右視圖；
[0018]圖3為非金屬材料測(cè)試試樣示意圖，其中，(A)為薄板試件，(B)為厚板試件；
[0019]圖4為支撐連桿示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]如圖1?2所示，本實(shí)用新型的非金屬材料剪切特性測(cè)試裝置，包括非金屬測(cè)試試件1、應(yīng)變花10、上加載部件和下加載部件三部分。其中上、下加載部件均包括夾持角板2、粘接板3、墊板4、立板5、加載螺栓6、橫板7和支撐連桿8、加載螺栓9。
[0022]如圖3所示，非金屬測(cè)試試件I的上、下表面中部分別開有對(duì)稱的V形切口，切口處有倒角，切口中心的垂直連接面即為測(cè)試截面。
[0023]參考圖1和圖2，在使用本實(shí)用新型的非金屬材料剪切特性測(cè)試裝置時(shí)，上、下加載部件分別夾持在試件I左右兩側(cè)，并對(duì)試件施加拉力或壓力，使試件I形成剪切受力狀態(tài)。參考圖1 (B)，對(duì)于薄板試件，將試件I兩端與夾持角板2用螺栓6連接；參考圖1 (C)，夾持角板2的兩邊夾角為90°，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件l，b邊上開槽孔，用于連接墊板4和立板5，并可以調(diào)節(jié)成對(duì)夾持角板間的距離，適應(yīng)不同厚度的試件。參考圖2(A)，對(duì)于厚板試件，將試件I兩端與粘接板3用粘合劑粘連；參考圖2 (B)，粘接板3的粘接表面加工成網(wǎng)格狀，便于試件的安裝定位，且粘接更牢固。參考圖1(D)，在試件I測(cè)試截面處布置應(yīng)變花10，三個(gè)應(yīng)變片角度分別為0°、45°、90°。
[0024]將立板5 —端與橫板7 —端用螺栓6連接，兩者成直角；至少一個(gè)支撐連桿8設(shè)置在橫板5與立板7之間，將支撐連桿8兩端分別與橫板5和立板7用螺栓6連接，以利用支撐連桿8強(qiáng)化固定防止橫板5變形，保持施加作用力垂直對(duì)中。參考圖4，支撐連桿8的中部鏤空，使緊固前螺栓6能夠在鏤空槽中移動(dòng)，可調(diào)節(jié)所需支撐連桿8的長(zhǎng)度。在兩個(gè)橫板7上選擇對(duì)應(yīng)螺栓孔，設(shè)置加載螺栓9，且上下兩個(gè)加載螺栓9位于同一垂直線上，使上、下作用力的方向均通過測(cè)試截面。
[0025]將夾持角板2 (或粘接板3)與墊板4、立板5之間用螺栓6連接，根據(jù)試件寬度適當(dāng)增減墊板4。
[0026]在兩個(gè)加載螺栓9上分別施加大小相同、方向相反的作用力，逐步增大作用力直到測(cè)試截面破壞；通過最大作用力和測(cè)試截面面積，得到非金屬測(cè)試試件的剪切強(qiáng)度；通過應(yīng)變花10測(cè)得三個(gè)正應(yīng)變，由公式Y(jié) = +ε 9(|。-2 ε 45。得到剪應(yīng)變，從而獲得剪應(yīng)力-剪應(yīng)變關(guān)系。
[0027]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，包括非金屬測(cè)試試件、應(yīng)變花、上加載部件和下加載部件，其特征在于，所述上、下加載部件分別夾持在所述非金屬測(cè)試試件左右兩端，所述應(yīng)變花布置在試件測(cè)試截面處，其中: 所述非金屬測(cè)試試件的上、下表面中部分別開有對(duì)稱的V形切口，所述V形切口底面設(shè)有倒角，所述V形切口中心的連接面為試件測(cè)試截面； 所述上、下加載部件均包括墊板、立板、支撐連桿、橫板、連接螺栓和加載螺栓，還包括夾持角板或粘接板，其中，所述夾持角板或粘接板固定住所述非金屬測(cè)試試件的端部，所述夾持角板或粘接板用螺栓依次與墊板、立板連接，根據(jù)所述非金屬測(cè)試試件寬度適當(dāng)增減墊板；所述立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固，所述支撐連桿一端與立板、另一端與橫板連接；所述加載螺栓安裝在橫板上；所述上、下加載部件的加載螺栓位于同一垂直線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，所述非金屬測(cè)試試件的材料種類包括纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRR)、泡沫材料、樹脂材料和木材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，對(duì)所述非金屬測(cè)試試件的夾持方式包括兩種:對(duì)于薄板試件，試件兩端與夾持角板用螺栓連接，夾持角板再與墊板和立板用螺栓連接；對(duì)于厚板試件，試件兩端與粘接板用粘合劑粘連，粘接板再與墊板和立板用螺栓連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，對(duì)于薄板試件，試件的沿寬度兩端各有一對(duì)夾持角板，成對(duì)的夾持角板分別位于試件沿厚度兩側(cè)，各所述夾持角板包括夾角為90°的a邊和b邊，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件；b邊上開槽孔，用于連接墊板和立板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，所述粘接板的粘接表面加工成網(wǎng)格狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，所述橫板和立板上設(shè)置有多個(gè)螺栓孔，至少一個(gè)所述支撐連桿設(shè)置在橫板與立板之間，兩端用螺栓連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，其特征在于，所述應(yīng)變花由三個(gè)應(yīng)變片組成，分別為0°、45°和90°應(yīng)變片。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種非金屬材料剪切特性的測(cè)試裝置，包括非金屬測(cè)試試件，應(yīng)變花，由夾持角板、粘接板、墊板、立板、橫板、支撐連桿、連接螺栓和加載螺栓組成的上、下加載部件。測(cè)試試件的上下表面分別開有對(duì)稱的V形切口，切口中心的連接面為測(cè)試截面。上、下加載部件分別夾持在試件左右兩側(cè)，并對(duì)試件施加剪切力。具體為：用夾持角板(或粘接板)固定住試件，再與墊板、立板之間用螺栓連接；立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固；加載螺栓安裝在橫板上，且上下兩個(gè)加載螺栓位于同一垂直線上，使上下作用力的方向均通過測(cè)試截面。本實(shí)用新型提供的裝置所適用的試件范圍廣，裝置的部件可拆卸和更換，操作簡(jiǎn)單,測(cè)試結(jié)果可靠，重復(fù)性高。
【IPC分類】G01N3-24
【公開號(hào)】CN204286952
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420773385
【發(fā)明人】陳嘯, 唐荊, 徐建中, 楊科
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日