一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具制造技术

本发明专利技术公开了一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，由底座、压紧机构和加载机构组成，压紧机构位于底座上表面并通过螺栓固连在底座上，加载机构安装于底座端部；复合材料层合板置于底座的矩形凹槽内，第一楔形块与第二楔形块位于顶块和挡板之间的底座滑槽内，两楔形块斜面相对安装，以保证最大的压紧力；挡板通过第一、第二固定螺栓与底座配合安装，加载螺栓穿过底座侧端螺孔与第一楔形块配合，旋动加载螺栓实现对复合材料层合板施加不同预压力载荷。测试专用夹具既能保证冲击测试过程中复合材料层合板稳定夹持的功能，同时通过调节加载螺栓的拧紧力矩的大小改变施加预拉力载荷的大小；夹具结构简单，动作可靠。

A special fixture for impact test of composite laminates under preloading

【技术实现步骤摘要】
一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具
本专利技术涉及复合材料层合板冲击测试
，具体地说，涉及一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具。
技术介绍
纤维增强树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度，使其在航空、航天、航海和汽车产业等领域得到广泛应用。复合材料层合板落锤冲击试验用于测试复合材料层合板抗冲击损伤抵抗能力。美国材料与试验协会在制定的“落锤冲击试验中纤维增强树脂基复合材料的抗损伤力测试标准”(ASTMD7136/D7136M-05)中规定了冲击测试夹具的尺寸，但是该标准中的给定的夹具无法在冲击过程中对层合板施加预先载荷。然而在实际应用中，复合材料结构往往受到了外界载荷的作用。为了更加真实地获取复合材料结构在实际应用中作用下的抗冲击损伤能力，需要设计一种能够施加预载的冲击测试夹具。现有公开技术文献“压缩预应力对复合材料层板抗冲击损伤性能的影响”(复合材料学报,2016,33(8):1677-1686.)文中提出了一种预应力施加装置。该装置通过旋紧两端横向螺栓对试验件施加预紧力，通过夹具内部的2个楔形钢块将横向载荷转换成纵向载荷施加于试验件端部。但通过拧紧两端的螺栓易产生载荷施加不对称，导致实际预应力加载不均匀。
技术实现思路
为了克服标准复合材料层合板冲击测试夹具无法施加预载的不足，解决现有预应力加载夹具预应力加载不对称的问题，本专利技术提出一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具。夹具采用一端夹紧，另一端加载的方式，既能保证冲击测试中复合材料层合板稳定夹持功能，还能同时施加均衡对称预压力载荷，有效地解决了现有试验装置无法准确模拟实际工程应用中因装配或运转过程存在预应力的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括底座、压紧机构和加载机构，压紧机构位于底座上表面，并通过螺栓固连在底座上，加载机构安装于底座端部；所述底座为长方体结构，底座上沿轴向设有矩形凹槽，底座上一端部开有滑槽与矩形凹槽一端相通，滑槽与矩形凹槽位于同轴向，顶块位于底座端部滑槽内,且与滑槽配合可滑动，靠近滑槽两侧的底座端部有轴向螺孔与第一固定螺栓和第二固定螺栓配合用于压紧挡板，底座上的矩形凹槽用于置放复合材料层合板，底座上另一端部有螺孔与第一压紧螺栓和第二压紧螺栓配合安装用于压紧压板；所述压紧机构包括第一垫片、压板、第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第二垫片、顶块、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓和第五压紧螺栓，所述压板为长方平板，下部侧端有横向凸台，压板上有对称的通孔，压板与底座通过第一压紧螺栓和第二压紧螺栓连接，第一垫片位于压板和底座之间，第二垫片位于顶块和复合材料层合板之间，第二垫片用于保证压紧力均衡施加在复合材料层合板的端部，顶块侧端面上开有凹槽，顶块上部与凹槽同侧均布有螺纹通孔，用于与复合材料层合板端部配合安装，复合材料层合板通过第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓和第五压紧螺栓固定在底座上；所述加载机构包括加载螺栓、第一楔形块、第二楔形块、挡板、第一固定螺栓、第二固定螺栓，第一楔形块与第二楔形块位于顶块和挡板之间的底座滑槽内，两个楔形块斜面相对安装，以保证大的压紧力；挡板通过第一固定螺栓和第二固定螺栓与底座配合安装，加载螺栓穿过底座侧端螺孔与第一楔形块配合，旋动加载螺栓实现对复合材料层合板施加不同预压力载荷。所述第一楔形块与第二楔形块为两个结构相同的部件，两个楔形块斜面角度均为10度。有益效果本专利技术提出的一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，由底座、压紧机构和加载机构组成，压紧机构位于底座上表面并通过螺栓固连在底座上，加载机构安装于底座端部；复合材料层合板置于底座的矩形凹槽内，第一楔形块与第二楔形块位于顶块和挡板之间的底座上滑槽内，两个楔形块斜面相对安装，以保证最大的压紧力；挡板通过第一固定螺栓、第二固定螺栓与底座配合安装，加载螺栓穿过底座侧端螺孔与第一楔形块配合，旋动加载螺栓实现对复合材料层合板施加不同预压力载荷。测试专用夹具既能保证冲击测试过程中复合材料层合板稳定夹持的功能，同时通过调整加载螺栓的拧紧力矩的大小可改变施加预拉力载荷的大小。本专利技术可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，是纤维增强树脂基复合材料落锤冲击测试过程中可均衡对称施加预压载荷的专用夹具；冲击测试专用夹具采用一端夹紧，另一端加载的方式，通过螺栓加载，利用螺栓的自锁性质，以保证所施加预压力载荷稳定可靠且对称。同时通过调整加载螺栓的拧紧力矩的大小可以轻松地改变施加预压力载荷的大小。夹具结构合理，动作可靠。本专利技术克服了标准复合材料层合板冲击测试夹具的无法施加预载的不足，有效地解决了现有试验装置无法准确模拟实际工程应用中因装配或运转过程存在预应力的问题。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具作进一步详细说明。图1为本专利技术可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具爆炸图。图2为本专利技术整体结构装配示意图。图中:1.底座2.第一垫片3.压板4.第一压紧螺栓5.第二压紧螺栓6.复合材料层合板7.加载螺栓8.第三压紧螺栓9.第四压紧螺栓10.第五压紧螺栓11.第二垫片12.顶块13.第一楔形块14.第二楔形块15.挡板16.第一固定螺栓17.第二固定螺栓具体实施方式本实施例是一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，适用于需施加预压力的复合材料层合板冲击测试试验件的装夹。参阅图1、图2，本实施例可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，由底座1、压紧机构和加载机构组成，压紧机构位于底座1上表面，并通过螺栓固连在底座1上，加载机构安装于底座端部。其中，底座1为长方体结构，底座上沿轴向设有矩形凹槽，底座1上一端部开有滑槽与矩形凹槽一端相通，滑槽与矩形凹槽位于同轴向。顶块12位于底座1端部滑槽内,且与滑槽配合可滑动,靠近滑槽两侧的底座1端部有轴向螺孔与第一固定螺栓16和第二固定螺栓17配合用于压紧挡板15，底座1上的矩形凹槽用于置放复合材料层合板6,底座1上另一端部有螺孔与第一压紧螺栓4和第二压紧螺栓5配合安装用于压紧压板3。本实施例中，压紧机构包括第一垫片2、压板3、第一压紧螺栓4、第二压紧螺栓5、第二垫片11、顶块12、第三压紧螺栓8、第四压紧螺栓9和第五压紧螺栓10；压板3为长方平板，下部侧端有横向凸台，压板3上有对称的通孔，压板与底座通过第一压紧螺栓4和第二压紧螺栓5连接。第一垫片2位于压板3和底座1之间，第二垫片11位于顶块12和复合材料层合板6之间，第二垫片11用于保证压紧力均衡施加在复合材料层合板的端部。顶块12侧端面上开有凹槽，顶块12上部与凹槽同侧均布有螺纹通孔，用于与复合材料层合板6端部配合安装；复合材料层合板通过第一压紧螺栓4、第二压紧螺栓5、第三压紧螺栓8、第四压紧螺栓9和第五压紧螺栓10紧固定在底座1上。加载机构包括加载螺栓7、第一楔形块13、第二楔形块14、挡板15、第一固定螺栓16、第二固定螺栓17，第一楔形块13与第二楔形块14位于顶块12和挡板15之间的底座上滑槽内，两个楔形块斜面相对安装，以保证较大的压紧力。挡板15通过第一固定螺栓16和第二固定螺栓17与底座1配合安装，加载螺栓7穿过底座1侧端螺孔与第一楔形块13本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，其特征在于:包括底座、压紧机构和加载机构，压紧机构位于底座上表面，并通过螺栓固连在底座上，加载机构安装于底座端部；所述底座为长方体结构，底座上沿轴向设有矩形凹槽，底座上一端部开有滑槽与矩形凹槽一端相通，滑槽与矩形凹槽位于同轴向，顶块位于底座端部滑槽内,且与滑槽配合可滑动，靠近滑槽两侧的底座端部有轴向螺孔与第一固定螺栓和第二固定螺栓配合用于压紧挡板，底座上的矩形凹槽用于置放复合材料层合板，底座上另一端部有螺孔与第一压紧螺栓和第二压紧螺栓配合安装用于压紧压板；所述压紧机构包括第一垫片、压板、第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第二垫片、顶块、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓和第五压紧螺栓，所述压板为长方平板，下部侧端有横向凸台，压板上有对称的通孔，压板与底座通过第一压紧螺栓和第二压紧螺栓连接，第一垫片位于压板和底座之间，第二垫片位于顶块和复合材料层合板之间，第二垫片用于保证压紧力均衡施加在复合材料层合板的端部，顶块侧端面上开有凹槽，顶块上部与凹槽同侧均布有螺纹通孔，用于与复合材料层合板端部配合安装，复合材料层合板通过第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓和第五压紧螺栓固定在底座上；所述加载机构包括加载螺栓、第一楔形块、第二楔形块、挡板、第一固定螺栓、第二固定螺栓，第一楔形块与第二楔形块位于顶块和挡板之间的底座滑槽内，两个楔形块斜面相对安装，以保证大的压紧力；挡板通过第一固定螺栓和第二固定螺栓与底座配合安装，加载螺栓穿过底座侧端螺孔与第一楔形块配合，旋动加载螺栓实现对复合材料层合板施加不同预压力载荷。...

【技术特征摘要】
1.一种可施加预压力的复合材料层合板冲击测试专用夹具，其特征在于:包括底座、压紧机构和加载机构，压紧机构位于底座上表面，并通过螺栓固连在底座上，加载机构安装于底座端部；所述底座为长方体结构，底座上沿轴向设有矩形凹槽，底座上一端部开有滑槽与矩形凹槽一端相通，滑槽与矩形凹槽位于同轴向，顶块位于底座端部滑槽内,且与滑槽配合可滑动，靠近滑槽两侧的底座端部有轴向螺孔与第一固定螺栓和第二固定螺栓配合用于压紧挡板，底座上的矩形凹槽用于置放复合材料层合板，底座上另一端部有螺孔与第一压紧螺栓和第二压紧螺栓配合安装用于压紧压板；所述压紧机构包括第一垫片、压板、第一压紧螺栓、第二压紧螺栓、第二垫片、顶块、第三压紧螺栓、第四压紧螺栓和第五压紧螺栓，所述压板为长方平板，下部侧端有横向凸台，压板上有对称的通孔，压板与底座通过第一压紧螺栓和第二压紧螺栓连接，第一垫片位于压板和底座之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡媛，史耀耀，刘冬生，张仲玺，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61