【技术实现步骤摘要】
一种拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置及方法
本专利技术总体地涉及力学性能研究
，具体地涉及一种拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置及方法。
技术介绍
复合材料具备比强度高、比刚度高、性能可设计、易于整体成形的优点，被越来越广泛地应用于飞机、运载火箭、航天器和卫星等结构上。复合材料的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应可以用于设计多种具有不同耦合效应的自适应结构，如弯曲-扭转耦合自适应结构、拉伸-扭转耦合自适应结构等。这些自适应耦合结构在倾转旋翼机叶片、固定翼飞机机翼、风力发电机叶片等结构上有着广泛的应用前景，能显著提升上述结构的综合力学性能。目前，关于复合材料的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应的验证方法仅局限于理论推导与数值仿真，而一般拉伸试验中使用的电子万能拉伸试验机，其加载方式完全限制了试验件的横向变形，所以并不能满足相关耦合效应试验验证的需求，导致复合材料结构的耦合效应尚无试验方法来精确测量。现有技术中拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应的试验测量的主要缺陷在于：(1)待测试验件在垂直于加载方向...
【技术保护点】
1.一种拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，它包括试验架(1)、加载装置(4)和连接装置(2)；/n所述试验架(1)用于固定和支撑所述连接装置(2)、待测试验件和加载装置(4)，并使连接后的待测试验件和加载装置(4)自由悬空；/n所述连接装置(2)包括上下两部分，上端部分用于将待测试验件的一端连接在所述试验架(1)上，下端部分连接待测试验件与加载装置(4)，以使待测试验件一端固定于试验架(1)上，另一端与加载装置(4)连接，从而实现加载装置(4)对待测试验件施加作用力；/n所述加载装置(4)包括连接杆(41)和砝码托盘(42)；所述连接杆(41)与所述连接装...
【技术特征摘要】
1.一种拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，它包括试验架(1)、加载装置(4)和连接装置(2)；
所述试验架(1)用于固定和支撑所述连接装置(2)、待测试验件和加载装置(4)，并使连接后的待测试验件和加载装置(4)自由悬空；
所述连接装置(2)包括上下两部分，上端部分用于将待测试验件的一端连接在所述试验架(1)上，下端部分连接待测试验件与加载装置(4)，以使待测试验件一端固定于试验架(1)上，另一端与加载装置(4)连接，从而实现加载装置(4)对待测试验件施加作用力；
所述加载装置(4)包括连接杆(41)和砝码托盘(42)；所述连接杆(41)与所述连接装置(2)的下端部分固定连接，所述砝码托盘(42)连接在连接杆(41)的另一端，用于加载砝码，以用于为待测试验件施加向下的拉力。
2.如权利要求1所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，还包括变形测量装置(5)，所述变形测量装置(5)用于分析和计算待测试验件在加载和卸载过程中的变形。
3.如权利要求2所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，所述试验架(1)包括试验架架体和连接圆盘(12)；
所述试验架架体为多根立柱连接上表面圆环组成的支撑结构，立柱的长度大于待测试验件与加载装置的长度之和，以使连接后的待测试验件与加载装置整体悬空；
所述试验架架体的上表面圆环上有穿过圆心连接圆环的横杆，所述横杆中心位置设置有三个通孔，圆心位置的第一通孔(111)用于与连接装置(2)连接，两边的两个第二通孔(112)用于连接所述连接圆盘(12)；所述试验架架体的多根立柱之间还间隔设置有横梁(13)，用于增强试验架架体的稳定性；
所述连接圆盘(12)为圆盘外连接有圆环的结构，圆盘与圆环之间空隙形成滑槽(121)，所述滑槽(121)与圆盘圆心之间的距离和试验架架体上表面横杆上的第二通孔(112)与第一通孔(111)之间的距离相同，以通过尺寸匹配的螺钉螺母经横杆上的第二通孔(112)和滑槽(121)将试验架架体和连接圆盘(12)连接，转动连接圆盘(12)使螺钉螺母在滑槽(121)内转动以实现连接圆盘(12)下方的连接装置(2)及待测试验件在试验架(1)上活动连接；
所述连接圆盘(12)的圆盘中心有中心通孔，与试验架架体上表面横杆上的第一通孔(111)位置对应，用于使连接件穿过与连接装置(2)连接。
4.如权利要求3所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，所述连接装置(2)包括上端夹具(21)和下端夹具(22)；
所述上端夹具(21)和下端夹具(22)均呈U型，上端夹具(21)用于将待测试验件固定在试验架架体上表面的横杆中间；下端夹具(22)用于连接所述待测试验件和加载装置；
所述上端夹具(21)的U型底部中间有第三通孔(211)，用于连接圆盘(12)和试验架架体上表面的横杆；所述上端夹具(21)U型两个侧边上分别设有在同一轴线上的第四通孔(212)，用于连接待测试验件；
所述下端夹具(22)的U型底部有第五通孔(213)，用于连接加载装置(4)的连接杆(41)；所述下端夹具(22)的U型两个侧边上分别设有在同一轴线上的第六通孔(214)，用于连接待测试验件。
5.如权利要求4所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，所述连接装置(2)还包括夹块(23)；
所述夹块(23)为方形结构，其表面有位于中心位置的第七通孔(215)和沿中心对称设置的多个第八通孔(216)；
所述夹块(23)每两块作为一组使用，分别用于设置在所述上端夹具(21)和/或下端夹具(22)的U型侧边的外侧和内侧，以夹持待测试验件和U型的一个侧边；
所述夹块(23)表面的第七通孔(215)与上端夹具U型侧边上的第四通孔(212)和/或下端夹具(22)的第六通孔(214)的位置对应，用于供连接上端夹具(21)与待测试验件和/或下端夹具(22)与待测试验件的连接件穿过；
所述第八通孔(216)位于待测试验件与上端夹具(21)和/或下端夹具(22)连接位置之外，紧固件穿过两块夹块(23)对应位置的第八通孔将两块夹块(23)连接，以将夹持的待测试验件与U型的一个侧边紧固。
6.如权利要求5所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，所述变形测量装置(5)包括CCD数字相机(51)、相机支架(52)、数据分析处理软件(53)；
所述CCD相机(51)从试验架架体侧面采集待测试验件试验状态数据；
所述相机支架(52)用于将CCD相机(51)支撑在合适位置和高度，并保持稳定；
所述数据分析处理软件(53)用于对CCD相机(51)获得的待测试验件试验数据进行计算和分析。
7.如权利要求6所述的拉伸-剪切和拉伸-扭转耦合效应测量装置，其特征在于，
所述试验架(1)、连接装置(2)和连接杆(41)均为金属材料制作；
所述变形测量装置(5)还...
【专利技术属性】
技术研发人员：李道奎，李谨，崔达，周仕明，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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