适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，所述防屈曲装置包括防屈曲钢板、连接螺栓、背侧支撑弹簧、耐磨光滑薄膜、观测窗口、连接螺栓孔，其中：所述防屈曲钢板包括上防屈曲钢板和下防屈曲钢板；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的中心开有观测窗口，上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的左右两侧开有贯穿防屈曲钢板的连接螺栓孔；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板之间夹持试样件；所述连接螺栓沿厚度方向穿过连接螺栓孔、背侧支撑弹簧以及垫片，将上防屈曲钢板、试样件和下防屈曲钢板连接起来。该装置具有结构简单、安装方便、可调节夹持力、可重复利用、使用寿命长且无需与特定试验机配套的特点。长且无需与特定试验机配套的特点。长且无需与特定试验机配套的特点。

【技术实现步骤摘要】
适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置


[0001]本专利技术属于试验设备
，涉及一种疲劳加载和损伤检测装置，尤其涉及一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置。

技术介绍

[0002]板状复合材料在进行拉压疲劳试验过程中，由于被测试验件容易发生屈曲变形，产生额外的附加弯矩，使得实验数据偏离真实结果，给试验带来很大误差。通常做法是在板状试验件侧边加防屈曲夹具，限制试验件的侧向位移，进而防止在压缩破坏前发生屈曲破坏，但是加装防屈曲夹具又会遮挡材料表面，为损伤及其他状态量的观测带来困难。
[0003]CN2909230Y公开了一种金属薄板轴向拉压疲劳试验的防屈曲夹具，该夹具可以实现宽频率范围内的金属材料拉压疲劳试验。
[0004]现有的拉压疲劳防屈曲试验装置存在以下问题：（1）防屈曲装置对试验件表面有遮挡，妨碍对试验件在拉压疲劳试验过程中的观测；（2）夹持力不可调节，防屈曲装置各部件之间刚性连接，不适用于准脆性破坏的复合材料，在材料破坏瞬间容易对防屈曲装置带来损伤。

技术实现思路

[0005]为了克服传统防屈曲装置存在的主要不足，本专利技术提供了一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置。该装置不仅适用于板状复合材料拉压疲劳试验，而且留有观测窗口，可供外部观测设备对试验件的实时观测。此外，该装置具有结构简单、安装方便、可调节夹持力、可重复利用、使用寿命长且无需与特定试验机配套的特点，易于实现板状复合材料试验件的批量拉压疲劳试验。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，包括防屈曲钢板、连接螺栓、背侧支撑弹簧、耐磨光滑薄膜、观测窗口、连接螺栓孔，其中：所述防屈曲钢板包括上防屈曲钢板和下防屈曲钢板；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的中心开有观测窗口，上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的左右两侧开有贯穿防屈曲钢板的连接螺栓孔；所述观测窗口为三个，分别位于防屈曲钢板的上、中、下三个部位；所述连接螺栓孔为六个，左右两侧各三个；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板之间夹持试样件；所述耐磨光滑薄膜夹设于防屈曲钢板与试样件之间；所述耐磨光滑薄膜的开口位置及尺寸与防屈曲钢板上的观测窗口一致；所述连接螺栓沿厚度方向穿过连接螺栓孔、背侧支撑弹簧以及垫片，将上防屈曲钢板、试样件和下防屈曲钢板连接起来。
[0007]一种利用上述防屈曲装置进行拉压疲劳损伤演化试验的方法，包括以下步骤：（1）选取一板状拉压疲劳试验件作为防屈曲装置调试试验件，在该试验件与观测窗口相对应的位置喷涂DIC散斑，以供应变测量；（2）根据防屈曲钢板的形状及观测窗口的大小及位置，裁剪耐磨光滑薄膜；（3）在调试试验件与防屈曲钢板接触处粘贴耐磨光滑薄膜；（4）用两块防屈曲钢板夹持调试试验件，并将连接螺栓穿过连接螺栓孔；（5）将背侧支撑弹簧以及垫片分别穿在连接螺栓上，然后在连接螺栓上拧紧螺母，初步给予调试试验件较小的夹持力；（6）将调试试验件连同防屈曲装置一起安装在试验机夹头上；（7）对数字图像相关应变测试系统（DIC）进行标定；（8）通过位移控制对试验件施加准静态压缩载荷，加载同时测量观测窗口位置处调试试验件的纵向应变，当应变发生明显差别时停止加载，并卸载，说明此时出现屈曲；（9）通过调节连接螺栓的螺母，增加背侧支撑弹簧的压缩变形，以加大夹持力；（10）重复步骤（8）、步骤（9），逐步调节背侧支撑弹簧的变形量，直至实现在预定压缩疲劳载荷前不会出现材料屈曲，即在预定压缩疲劳载荷之前，观测窗口位置处材料的纵向应变基本保持一致，此时的背侧弹簧的变形量为正式拉压疲劳试验过程中真正需要施加的变形量，并通过螺母在连接螺栓上的位置记录此刻的状态；（11）取下调试试验件，拆除防屈曲装置，并按照步骤（2）至步骤（5）安装正式拉压疲劳试验件；（12）根据步骤（7）至（10）中所测得的正式试验所需弹簧变形量调节螺母在连接螺栓上的位置；（13）安装并连接疲劳引伸计；（14）将正式拉压疲劳试验件及防屈曲装置一同安装在疲劳试验机夹头内部，夹紧试验机夹块；（15）为获取疲劳过程中损伤位置，在正式拉压疲劳试验件正面前方架设红外热像仪，测量疲劳试验过程中正式拉压疲劳试验件表面的温度场；（16）设置预定的拉压疲劳载荷及其他试验参数，启动试验程序及观测程序，开始试验，并同时开启应变测量以及红外热成像仪的温度测量；（17）为获取被测板状复合材料在拉压疲劳载荷下的损伤演化规律，分别将正式拉压疲劳试验件疲劳加载至不同阶段后停止，取下正式拉压疲劳试验件；（18）取正式拉压疲劳试验件温度集中区域作为损伤观测区域，通过同步辐射CT（SRCT）检测，获取不同循环周次后材料内部的损伤形式；（19）通过分析损伤检测结果，获得板状复合材料在拉压疲劳载荷下的疲劳损伤演化规律。
[0008]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：（1）防屈曲板上开有观测窗口，方便外接设备对疲劳过程中的变化情况进行实时观测；（2）可通过外部设备对试验件表面情况的观测，确定损伤发生位置，方便损伤检测的定位；
（3）防屈曲装置的侧向支撑力通过弹簧调节，实现疲劳过程中侧向支撑力的稳定，并大大增加了装置的适用范围；（4）装置内测贴有光滑耐磨的特氟龙薄膜，降低了材料与试验件之间的摩擦，同时降低磨损，以实现高周疲劳试验；（5）此装置可以适用于板状复合材料试验件的拉压疲劳试验，具有结构简单、操作方便、观测空间大、便于观测、可调节、可重复使用使用寿命长、试验效率高的特点。
附图说明
[0009]图1为拉压疲劳试验件尺寸图；图2为本专利技术防屈曲装置的三维拆分示意图；图3为本专利技术防屈曲装置的整体斜二轴测图；图4为本专利技术防屈曲装置的试验机装夹图；图5为SRCT损伤检测流程图；图6为试验件刚度退化与温度上升曲线；图7为拉压疲劳损伤第一阶段典型CT截面；图8为拉压疲劳损伤第一阶段与第二阶段拐点处典型CT截面；图9为拉压疲劳损伤第二阶段典型CT截面；其中：1
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防屈曲钢板；2
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连接螺栓；3
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背侧支撑弹簧；4
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耐磨光滑薄膜；5
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垫片；6
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观测窗口；7
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连接螺栓孔；8
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板状复合材料拉压疲劳试验件；9
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试验机夹头；10
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装夹后的防屈曲装置。
具体实施方式
[0010]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0011]在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了基于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述防屈曲装置包括防屈曲钢板、连接螺栓、背侧支撑弹簧、耐磨光滑薄膜、观测窗口、连接螺栓孔，其中：所述防屈曲钢板包括上防屈曲钢板和下防屈曲钢板；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的中心开有观测窗口，上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的左右两侧开有贯穿防屈曲钢板的连接螺栓孔；所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板之间夹持试样件；所述耐磨光滑薄膜夹设于防屈曲钢板与试样件之间；所述耐磨光滑薄膜的开口位置及尺寸与防屈曲钢板上的观测窗口一致；所述连接螺栓沿厚度方向穿过连接螺栓孔、背侧支撑弹簧以及垫片，将上防屈曲钢板、试样件和下防屈曲钢板连接起来。2.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述观测窗口为三个，分别位于防屈曲钢板的上、中、下三个部位。3.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述连接螺栓孔为六个，左右两侧各三个。4.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于耐磨光滑薄膜由特氟龙胶带制成。5.一种利用权利要求1
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4任一项所述防屈曲装置进行拉压疲劳损伤演化试验的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：（1）选取一板状拉压疲劳试验件作为防屈曲装置调试试验件，在该试验件与观测窗口相对应的位置喷涂DIC散斑，以供应变测量；（2）根据防屈曲钢板的形状及观测窗口的大小及位置，裁剪耐磨光滑薄膜；（3）在调试试验件与防屈曲钢板接触处粘贴耐磨光滑薄膜；（4）用两块防屈曲钢板夹持调试试验件，并将连接螺栓穿过连接螺栓孔；（5）将背侧支撑弹簧以及垫片分别穿在连接螺栓上，然后在连接螺栓上拧紧螺母，初步给予调试试验件较小的夹持力；（...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄金钊，果立成，张莉，孙新杨，李志兴，逯浩，宗庆松，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：