【技术实现步骤摘要】
具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具与方法
本专利技术涉及一种具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具与方法,属于复合材料的高温试验领域。
技术介绍
复合材料具有高的比强度和比刚度,力学性能可设计等优点,应用在航空航天飞行器与发动机热端部件中,可以实现发动机性能的提高和重量的减轻。复合材料,如陶瓷基复合材料等,经常要被应用在高温部件,在高温下承受载荷。因此,测试复合材料在高温下的力学性能是有必要的,对复合材料进行高温拉伸测试则是测试其力学性能必要的实验手段。参照陶瓷基复合材料的高温拉伸试验标准ASTMC1359,由于陶瓷基复合材料具有脆性,夹具和试样的接触部分必须是平整均匀的面,不能是点接触或者线接触。夹具可以大致分为主动夹紧接触面和被动夹紧接触面两大类。主动夹紧接触面的夹具需要机械的、液压的或者气动力来夹紧试样,需要额外的装置提供垂直于试样表面的压力,在试样与夹具接触面上产生摩擦力来夹紧试样。被动夹紧接触面是直接通过机械的连接把力传递到试样上,例如轴肩或者孔。对于薄板,开孔会导致应力集中,导致试样被破坏。此外,如果开孔并通过销钉固定,高温下销钉还会容易变形,导致装卸不便。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题的不足提供了一种具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具与方法,该测试夹具包括挂接头9、接杆8、防护架7、上卡环3、下卡环6、上支撑块2、下支撑块5、夹头1和试样4;所述挂接头9包括上挂接头和下挂接头,上、下挂接头结构相同;上挂接头和下挂接头挂接处设计有凹球面19,球面半径根据夹具设计载荷确定,挂接处上方设计有冷却水嘴20,挂接头9固定在 ...
【技术保护点】
1.一种具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具,其特征在于:该测试夹具包括挂接头、接杆、防护架、上卡环、下卡环、上支撑块、下支撑块、夹头和试样;所述挂接头包括上挂接头和下挂接头,上、下挂接头结构相同;上挂接头和下挂接头挂接处设计有凹球面,球面半径根据夹具设计载荷确定,挂接处上方设计有冷却水嘴,挂接头固定在试验机上;所述接杆包括上接杆和下接杆,上、下接杆结构相同;接杆一端为凸球面,其尺寸与挂接头凹球面处的半径相同,接杆与挂接头通过凹、凸球面构成球铰相连接;接杆另一端为外螺纹,且在靠近该外螺纹的位置设有一对扳手操作平面;接杆延长段长度根据高温炉尺寸确定,需确保凸球面在高温炉外;所述夹头包括上夹头和下夹头,上、下夹头结构相同,夹头的内螺纹孔与接杆的外螺纹旋紧连接;夹头与接杆为分体式,便于根据不同样式进行夹头的更换;夹头远离夹持端的外圆柱面在正右侧设有一夹头定位平面;所述上支撑块包括上支撑块上部和上支撑块下部,上支撑块上部呈方形,上支撑块上部左、右端面为平面,上支撑块下部左、右端面为圆弧面;所述下支撑块包括下支撑块上部和下支撑块下部,下支撑块上部左、右端面为圆弧面,下支撑块下部呈方形,下 ...
【技术特征摘要】
1.一种具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具,其特征在于:该测试夹具包括挂接头、接杆、防护架、上卡环、下卡环、上支撑块、下支撑块、夹头和试样;所述挂接头包括上挂接头和下挂接头,上、下挂接头结构相同;上挂接头和下挂接头挂接处设计有凹球面,球面半径根据夹具设计载荷确定,挂接处上方设计有冷却水嘴,挂接头固定在试验机上;所述接杆包括上接杆和下接杆,上、下接杆结构相同;接杆一端为凸球面,其尺寸与挂接头凹球面处的半径相同,接杆与挂接头通过凹、凸球面构成球铰相连接;接杆另一端为外螺纹,且在靠近该外螺纹的位置设有一对扳手操作平面;接杆延长段长度根据高温炉尺寸确定,需确保凸球面在高温炉外;所述夹头包括上夹头和下夹头,上、下夹头结构相同,夹头的内螺纹孔与接杆的外螺纹旋紧连接;夹头与接杆为分体式,便于根据不同样式进行夹头的更换;夹头远离夹持端的外圆柱面在正右侧设有一夹头定位平面;所述上支撑块包括上支撑块上部和上支撑块下部,上支撑块上部呈方形,上支撑块上部左、右端面为平面,上支撑块下部左、右端面为圆弧面;所述下支撑块包括下支撑块上部和下支撑块下部,下支撑块上部左、右端面为圆弧面,下支撑块下部呈方形,下支撑块下部左、右端面为平面;上支撑块和下支撑块各自组成倒T形,两个一组,分别贴合试样的前表面和后表面,圆弧端面与试样齐平;所述上卡环和下卡环都呈倒U形,上、下卡环内壁内表面由上至下依照与上支撑块下部和下支撑块下部相同的斜面角度逐渐减薄;所述防护架由一根连接杆,两根结构完全相同横杆及K型手拧螺母构成;组装完毕的防护架,两根横杆的防护架定位面上部和防护架定位面下部在一个平面上。2.根据权利要求1所述的具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具,其特征在于:试样装入状态下,上支撑块和下支撑块放在夹头内部,上支撑块和下支撑块的截面形状与夹头内部形状相互贴合,实现支撑块与夹头的相互定位;沿试样厚度方向,上支撑块下部圆弧部分加厚,下支撑块下部方形部分加厚,加厚方式由上至下按固定斜面角度逐渐加厚,最终构成上窄下宽的楔形;斜面角度在3-6°。3.根据权利要求1所述的具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具,其特征在于:装入试样状态下,上、下卡环通过重力作用,上、下卡环内壁分别压紧固定住上支撑块下部和下支撑块下部;而上、下卡环上部空心圆柱部分与夹头下方外圆柱面相互契合,实现卡环与夹头的相互定位,再借助上、下支撑块,实现试样在夹头内部前后方向的定位。4.根据权利要求1所述的具有自对中功能的复合材料薄板高温拉伸测试夹具,其特征在于:上、下卡环和不仅能通过重力自动夹紧试样,还能够根据试验温度自动平衡夹紧力,当试样与支撑块的温度升高时,试样和上下支撑块的总厚度会增加,上、下卡环会相对支撑块向上移动,自动平衡厚度方向夹紧力...
【专利技术属性】
技术研发人员:石多奇,程震,沙景恬,腾雪峰,杨晓光,齐红宇,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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