本实用新型专利技术涉及一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、结构胶、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器。将横向各向同性材料加工成薄壁管试件，轴向为方向Ⅰ，横截面内为相互垂直的方向(横向)Ⅱ、Ⅲ且材料力学属性相同。转动内管和固定外管分别粘接在试件内、外壁上，外管固定而对内管施加扭转力矩，使试件仅在薄壁环形横截面内产生剪切力。通过外管的扭矩、内管的扭转角和外壁面积，可获得试件在方向(横向)Ⅱ、Ⅲ的剪应力-应变曲线，从而得到试件横向各向同性方向的剪切模量、剪切强度等。本实用新型专利技术巧妙的利用薄壁管内、外壁相对扭转，使剪切力仅产生在材料横向各向同性方向，参数测量直观方便，试验数据准确。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种剪切性能测量装置，尤其是一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置。
技术介绍
横向各向同性材料在垂直于轴线的任何方向(即横向)上弹性力学性质相同，包括某些泡沫材料、蜂窝结构材料、复合材料等。横向剪切性能是衡量横向各向同性材料的重要参数。目前的测量方法较少，主要是因为加载装置难以实现，例如材料仅仅在横向方向受力，材料在测量横截面上受力均匀等。因此，简单而准确的横向各向同性材料剪切性能测量装置亟待开发。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供了一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，它巧妙的利用特殊取样的试件，通过利用薄壁管状试件内、外壁相对扭转，使剪切应力仅产生在测试材料的横向各向同性方向，试验参数测量直观方便，试验数据准确。本技术为解决其技术问题所采用的技术方案是:一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器，其特征在于，所述薄壁管状试件由待测横向各向同性材料加工而成；所述转动内管外壁和固定外管内壁分别与所述薄壁管状试件的内、外壁用结构胶粘连，所述转动内管上端与上连接盘螺栓连接，所述上连接盘与法兰盘螺栓连接，所述上法兰盘连接扭转力矩施加装置和扭转角测量装置，所述固定外管下端与下定位环螺栓连接，所述下定位环与下连接盘螺栓连接，将下连接盘固定并设置扭矩传感器。优选地，所述固定外管由两个半圆形套筒构成，其内壁与薄壁管状试件用粘合剂粘连，其两端用螺栓与定位环固定连接，将两瓣套筒闭合后形成圆管。优选地，所述上、下定位环的内、外径分别与内管外径和外管内径相同，所述上、下定位环位于转动内管和固定外管之间，所述转动内管、薄壁管状试件、固定外管三者的轴线位于同一直线上。本技术的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，试验时，在法兰盘施加扭转力，使上连接盘和内管带动薄壁管试件内壁扭转，测量法兰盘扭转角；同时，外管固定在下连接盘上，使薄壁管状试件外壁保持静止，测量下连接盘所受扭矩。这样，使试件的内、夕卜壁相对扭转，仅在试件的薄壁环形横截面上内产生剪切应力。通过测量扭转角度、扭矩和试件外壁表面积，可得到薄壁管状试件的横向各向同性方向剪切应力-应变曲线，并计算出横向剪切模量和剪切强度。相对于现有技术，本技术的优点在于，它巧妙的利用特殊取样的薄壁管状试件，通过薄壁管内、外壁相对扭转，使剪切应力仅产生在测试材料的横向各向同性方向，参数测量直观方便，试验数据准确。【附图说明】图1为本技术的横向各向同性材料剪切性能测试装置示意图，其中，(A)为整体图，(B)为关键截面爆炸图；图2为装置整体装配透视图；图3为材料坐标及取样示意图；图4为薄壁管试件环形横截面剪切受力示意图。【具体实施方式】为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本技术进一步详细说明。如图1?2所示，本技术的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件1、固定外管2、转动内管3、结构胶4、下定位环5、下连接盘6、扭矩传感器7、上定位环8、上连接盘9、法兰盘10。参照图3，将横向各向同性材料加工成薄壁管状试件，其中轴向为方向I，横截面内为相互垂直的方向(横向)11、111。具体为:先沿材料方向I钻孔并去掉孔芯，得到试件的圆柱形内壁；再削去外部多余材料，得到同轴圆柱形外壁。参照图1和图2，用结构胶4将薄壁管状试件I的内壁与转动内管3外壁粘连，薄壁管状试件I外壁与固定外管2的两半圆形套筒内壁粘连；将上定位环8穿过转动内管3，嵌入固定外管2上端，并用螺栓将上定位环8与固定外管2上端固定连接；将下定位环5嵌入固定外管2下端，两者用螺栓固定连接；将下定位环5与下连接盘6用螺栓连接，下连接盘6固定并设置扭矩传感器7 ;将转动内管3上端与上连接盘9用螺栓连接，上连接盘9与法兰盘10用螺栓连接。在使用本技术的测量横向各向同性材料剪切性能的装置时，参照图1，对法兰盘10施加扭转力，使上连接盘9和转动内管3带动薄壁管状试件I内壁扭转，测量法兰盘10扭转角；同时，固定外管2固定在下连接盘6上，使薄壁管状试件I外壁保持静止，测量下连接盘6所受扭矩。这样，如图4所示，试件的内、外壁发生相对扭转，仅在试件的环形横截面上内产生剪切应力。通过测量固定外管2的扭矩、转动内管3的扭转角和外壁面积，可得到薄壁管试件I的横向各向同性方向剪切应力-应变曲线，并由此计算出横向剪切模量和剪切强度。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的范围之内。【主权项】1.一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器，其特征在于，所述薄壁管状试件由待测横向各向同性材料加工而成； 所述转动内管外壁和固定外管内壁分别与所述薄壁管状试件的内、外壁用结构胶粘连，所述转动内管上端与上连接盘螺栓连接，所述上连接盘与法兰盘螺栓连接，所述法兰盘连接扭转力矩施加装置和扭转角测量装置，所述固定外管下端与下定位环螺栓连接，所述下定位环与下连接盘螺栓连接，将下连接盘固定并设置扭矩传感器。2.根据权利要求1所述的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，其特征在于，所述固定外管由两个半圆形套筒构成，其内壁与薄壁管状试件用粘合剂粘连，其两端用螺栓与定位环固定连接，将两瓣套筒闭合后形成圆管。3.根据权利要求1所述的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，其特征在于，所述上、下定位环的内、外径分别与内管外径和外管内径相同，所述上、下定位环位于转动内管和固定外管之间，所述转动内管、薄壁管状试件、固定外管三者的轴线位于同一直线上。【专利摘要】本技术涉及一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、结构胶、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器。将横向各向同性材料加工成薄壁管试件，轴向为方向Ⅰ，横截面内为相互垂直的方向(横向)Ⅱ、Ⅲ且材料力学属性相同。转动内管和固定外管分别粘接在试件内、外壁上，外管固定而对内管施加扭转力矩，使试件仅在薄壁环形横截面内产生剪切力。通过外管的扭矩、内管的扭转角和外壁面积，可获得试件在方向(横向)Ⅱ、Ⅲ的剪应力-应变曲线，从而得到试件横向各向同性方向的剪切模量、剪切强度等。本技术巧妙的利用薄壁管内、外壁相对扭转，使剪切力仅产生在材料横向各向同性方向，参数测量直观方便，试验数据准确。【IPC分类】G01N3-24【公开号】CN204374009【申请号】CN201420773397【专利技术人】陈啸, 唐荆, 徐建中, 杨科 【申请人】中国科学院工程热物理研究所【公开日】2015年6月3日【申请日】2014年12月10日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器，其特征在于，所述薄壁管状试件由待测横向各向同性材料加工而成；所述转动内管外壁和固定外管内壁分别与所述薄壁管状试件的内、外壁用结构胶粘连，所述转动内管上端与上连接盘螺栓连接，所述上连接盘与法兰盘螺栓连接，所述法兰盘连接扭转力矩施加装置和扭转角测量装置，所述固定外管下端与下定位环螺栓连接，所述下定位环与下连接盘螺栓连接，将下连接盘固定并设置扭矩传感器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈啸，唐荆，徐建中，杨科，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11
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