三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统及装配组件技术方案

本实用新型专利技术提供一种三维机织复合材料拉‑拉疲劳试验装配组件，包括两个固定具，其中，每个固定具的试验机连接件的第一端用于与疲劳试验机的输出载荷的夹头匹配连接，第一弯矩释放件与试验机连接件的第二端连接，第二弯矩释放件与第一弯矩释放件通过第一销轴铰接，并且与样品粘结件的铰接部通过第二销轴铰接，第一销轴和第二销轴的延伸轴线异面垂直且垂直于疲劳试验机的拉伸方向，两个固定具的样品粘结件的粘结部相对，以粘结三维机织复合材料样品的两端。本实用新型专利技术还提供一种包括上述装配组件的三维机织复合材料拉‑拉疲劳试验系统，通过采用上述装配组件，可以适用于三维机织复合材料的疲劳试验。

Tension tension fatigue test system and assembly components for 3D Woven Composites

【技术实现步骤摘要】
三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统及装配组件
本技术涉及一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统，以及一种三维机织复合材料拉-拉疲劳装配组件。
技术介绍
复合材料因其高比强度和高比刚度在航空航天、汽车、船舶和运动设备等制造领域备受关注。常见的复合材料多为铺层复合材料，这种材料在外部载荷作用下最常见的破坏模式为分层破坏。为克服铺层复合材料易分层这一缺点，三维机织复合材料应运而生。三维机织复合材料在二维铺层复合材料的基础上，增加了用于约束层间分层的缝经纱，具有优良的抗分层性能。目前，针对铺层复合材料在静态面外载荷作用下的力学性能的研究已有比较完善的试验方法和数据处理手段，但是缺乏针对三维机织复合材料在面外载荷作用下特别是在面外疲劳载荷作用下的力学行为和损伤演化研究。而针对三维机织复合材料的疲劳试验，常规的疲劳试验机及引伸计测试系统无法适应三维机织复合材料制作的面外拉伸疲劳试验样品尺寸，难以测量其在面外拉-拉载荷作用下的疲劳应变变化，因此需要设计专用的装配组件以适应三维机织复合材料样品的需求。特别地，本专利技术人发现三维机织复合材料试验样品常常会有加工误差或安装误差，从而影响试验结果的准确性和可靠性。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种装配组件，可以适用于三维机织复合材料的疲劳试验。本技术的另一目的是使得提供的装配组件可以实现在垂直于拉伸方向的平面内释放三维机织复合材料样品由于误差产生的弯矩。本技术的又一目的是提供一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统，可以协助研究三维机织复合材料在面外疲劳载荷作用下的力学行为和损伤演化。本技术提供一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验装配组件，其特征在于，包括两个固定具，每个所述固定具中，试验机连接件具有第一端和第二端，所述第一端设置有连接头，所述连接头用于与疲劳试验机的输出载荷的夹头匹配连接；样品粘结件包括粘结部和铰接部；第一弯矩释放件与所述试验机连接件的所述第二端连接；第二弯矩释放件与所述第一弯矩释放件通过第一销轴铰接，并且与所述样品粘结件的所述铰接部通过第二销轴铰接，所述第一销轴和所述第二销轴的延伸轴线异面垂直且垂直于疲劳试验机的拉伸方向；所述两个固定具的所述样品粘结件的所述粘结部相对，以粘结三维机织复合材料样品的两端。在一个实施方式中，所述第二弯矩释放件具有竖向空腔，所述样品粘结件的所述铰接部竖向插入所述竖向空腔并且所述第二销轴横向穿过所述竖向空腔。在一个实施方式中，所述第一弯矩释放件呈U型形状，其开口端匹配包容所述第二弯矩释放件；所述第二弯矩释放件呈中空长方体形状，其内周面围成的矩形柱空间构成所述竖向空腔。在一个实施方式中，所述样品粘结件的所述粘结部具有第一端面和第二端面，所述第一端面连接所述铰接部，所述粘结部的第二端面用于粘结所述三维机织复合材料样品，所述粘结部的所述第二端面的横截面面积大于所述第一端面的横截面面积。在一个实施方式中，所述粘结部为正四棱台形状。本技术还提供一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统，包括疲劳试验机，所述疲劳试验机包括上述的拉-拉疲劳试验装配组件。在一个实施方式中，所述试验系统包括图像获取装置、声发射传感器和声发射信号采集器、控制模块，图像获取装置获取所述三维机织复合材料样品的图像信号；所述声发射传感器设置于所述三维机织复合材料样品，所述声发射信号采集器接收从所述声发射传感器输出的声信号；控制模块分别从所述图像获取装置和所述声发射信号采集器获取所述图像信号和所述声信号并且向所述图像获取装置和所述声发射信号采集器发送指令信号。在一个实施方式中，所述三维机织复合材料样品包括位于两个端面之间的测试段，所述三维机织复合材料样品的每个端面的横截面面积大于所述测试段的横截面面积，所述测试段和每个所述端面之间通过弧形区域平滑过渡。在一个实施方式中，所述测试段的长度范围为6～10mm，横截面直径范围为2～4倍的织物单胞的对角线长。上述三维机织复合材料拉-拉疲劳试验装配组件中，通过设置第一弯矩释放件和第二弯矩释放件，形成弯矩释放结构，可以在两个方向上释放因试验样品加工误差产生的弯矩，提高测量精度。上述三维机织复合材料拉-拉疲劳试验系统利用上述装配组件将三维机织复合材料制成的试验样品装入疲劳试验机，实现对试验样品加载面外载荷，采用声发射系统实时、连续地记录疲劳载荷过程中试验件的声发射信号，并且通过控制模块控制图像获取装置获取试验样品的图像信息，记录试验样品在测量过程中的变化情况，可以用于研究三维机织复合材料在面外疲劳载荷作用下的力学行为和损伤演化。附图说明本技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：图1是装配组件的侧视图。图2是装配组件的部分分解视图。图3是试验系统的示意图。图4是材料样品的制作流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本技术，但是本技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施方式的内容限制本技术的保护范围。例如，在说明书中随后记载的第一特征在第二特征上方或者上面形成，可以包括第一和第二特征通过直接联系的方式形成的实施方式，也可包括在第一和第二特征之间形成附加特征的实施方式，从而第一和第二特征之间可以不直接联系。进一步地，当第一元件是用与第二元件相连或结合的方式描述的，该说明包括第一和第二元件直接相连或彼此结合的实施方式，也包括采用一个或多个其他介入元件加入使第一和第二元件间接地相连或彼此结合。图1示出了三维机织复合材料拉-拉疲劳试验装配组件10(下面简称装配组件10)的侧视图，图2示出了装配组件10的部分分解视图。其中还示出了作为试验样品的三维机织复合材料样品20。需要注意，附图均仅作为示例，并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本技术实际要求的保护范围构成限制。此外，不同实施方式下的变换方式可以进行适当组合。结合图1和图2，装配组件10包括两个固定具1，图1中的上固定具1a和下固定具1b。每个固定具1包括试验机连接件2、样品粘结件3、第一弯矩释放件4和第二弯矩释放件5。试验机连接件2具有第一端21和第二端22，第一端21可以设置有连接头，连接头可以与疲劳试验机(未示出)的输出载荷的夹头匹配连接，从而可以连接疲劳试验机，接收载荷。试验机连接件1的第一端21可以设置有用于增加摩擦力的机械滚花，以确保试验机连接件2与疲劳试验机连接之后保持稳定。疲劳试验机用于提供试验所需的疲劳载荷，疲劳试验机可以选用现有技术公开的试验机。样品粘结件3包括粘结部32和铰接部31。样品粘结件3用于固定三维机织复合材料样品20，以将载荷传递到三维机织复合材料样品20。试验本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验装配组件，其特征在于，包括两个固定具，每个所述固定具包括：/n试验机连接件，具有第一端和第二端，所述第一端设置有连接头，所述连接头用于与疲劳试验机的输出载荷的夹头匹配连接；/n样品粘结件，包括粘结部和铰接部；/n第一弯矩释放件，与所述试验机连接件的所述第二端连接；和/n第二弯矩释放件，与所述第一弯矩释放件通过第一销轴铰接，并且与所述样品粘结件的所述铰接部通过第二销轴铰接，所述第一销轴和所述第二销轴的延伸轴线异面垂直且垂直于疲劳试验机的拉伸方向；/n所述两个固定具的所述样品粘结件的所述粘结部相对，以粘结三维机织复合材料样品的两端。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维机织复合材料拉-拉疲劳试验装配组件，其特征在于，包括两个固定具，每个所述固定具包括：
试验机连接件，具有第一端和第二端，所述第一端设置有连接头，所述连接头用于与疲劳试验机的输出载荷的夹头匹配连接；
样品粘结件，包括粘结部和铰接部；
第一弯矩释放件，与所述试验机连接件的所述第二端连接；和
第二弯矩释放件，与所述第一弯矩释放件通过第一销轴铰接，并且与所述样品粘结件的所述铰接部通过第二销轴铰接，所述第一销轴和所述第二销轴的延伸轴线异面垂直且垂直于疲劳试验机的拉伸方向；
所述两个固定具的所述样品粘结件的所述粘结部相对，以粘结三维机织复合材料样品的两端。


2.如权利要求1所述的装配组件，其特征在于，所述第二弯矩释放件具有竖向空腔，所述样品粘结件的所述铰接部竖向插入所述竖向空腔并且所述第二销轴横向穿过所述竖向空腔。


3.如权利要求2所述的装配组件，其特征在于，
所述第一弯矩释放件呈U型形状，其开口端匹配包容所述第二弯矩释放件；
所述第二弯矩释放件呈中空长方体形状，其内周面围成的矩形柱空间构成所述竖向空腔。


4.如权利要求1所述的装配组件，其特征在于，
所述样品粘结件的所述粘结部具有第一端面和第二端面，所述第一端面连接所述铰接部，所述粘结部的第二端面用于粘结...

【专利技术属性】
技术研发人员：果立成，李志兴，孙锐坚，孙新扬，徐焱，王祯鑫，黄天麟，时起珍，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：新型
国别省市：上海;31