一种点阵材料剪切性能测试工装制造技术

本发明专利技术公开了一种点阵材料剪切性能测试工装，通过两个对称的工装组成，所述的左右两个对称的工装由点阵夹芯材料进行连接，在工作两侧的夹头装夹在扭转测试机上进行测试。将传统的拉伸测试剪切性能转变为扭转测试剪切性能。解决现有的点阵材料剪切性能测试技术在装夹方面的繁琐，测试精度方面的精确，这种点阵材料剪切性能测试工装是一种结构简单，创意新颖，通用性强，绝大多数的点阵材料的剪切性能均可以用该工装进行剪切性能测测试。均可以用该工装进行剪切性能测测试。均可以用该工装进行剪切性能测测试。

【技术实现步骤摘要】
一种点阵材料剪切性能测试工装


[0001]本专利技术涉及一种用于测试点阵材料剪切性能的工装结构，这种新型的点阵材料测试工装可用于现有大多数单胞结构的剪切性能测试。

技术介绍

[0002]点阵材料是一种轻质、高强的新型材料，由多孔单胞规则排列组成，具有高孔隙率、高比强度、高能量吸收等优良力学特性，还具有隔热、隔震和电磁屏蔽等多功能可设计性，是极具潜力的先进多功能材料。点阵材料极强的可设计性使其可以根据实际要求进行多功能一体化设计，同材料同密度的点阵材料的力学性能会根据点阵材料的结构设计差异而发生改变，因此对点阵材料等效力学性能的测试至关重要。
[0003]在对点阵材料进行剪切性能测试时，需要对点阵材料进行定位、加紧，传统的剪切性能测试为两个间隔的面板，在面板中心设计夹芯结构，通过对面板的交错位移来实现剪切性能测试，但这样的工件难以找到合适的加紧部位进行加紧，如果添加辅助结构进行加紧，不但费力而且增加成本，并且传统的传统的剪切性能测试的单胞剪切破坏精度偏低。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有的点阵材料剪切性能测试技术所存在的不足，提出了一种结构简单，创意新颖，通用性强，绝大多数种类的点阵材料剪切性能均可以用该工装进行剪切性能测测试。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：一种点阵材料剪切性能测试工装，包括第一夹头1、第二夹头2、第一立柱3和第二立柱4，其特征在于：所述的第一夹头1与第二夹头2根据所使用的扭转试验机进行设计，方便后续的安装，第一夹头1上的定位孔方便工件定位，第二夹头2上的定位孔方便工件定位，第一夹头1与第一立柱3连接为一体，第二夹头2与第二立柱4连接为一体，将所需测试剪切性能的点阵材料安装在第一立柱3和第二立柱4之间。
[0006]进一步地，所述的夹头1和夹头2在扭转试验机上施加预紧力，通过两侧定位孔进行精确定位，然后使夹头1和夹头2完全固定在扭转试验机上，通过对夹头1进行完全加紧，对夹头2进行扭转，来实现对点阵材料剪切性能的测试。
[0007]一种点阵材料剪切性能测试工装通过以下技术方案实现：设置点阵材料剪切性能测试工装的结构尺寸和变量参数，根据扭转试验机的夹具尺寸和点阵材料的结构有限元仿真强度对尺寸进行设计，包括夹头直径、立柱内直径、立柱外直径、立柱长度、定位孔直径、定位孔深度。
[0008]根据点阵材料的固有材料属性作为参考对固定方法进行基础性的选择，设计适合的方法将点阵材料剪切性能测试工装和点阵夹芯材料进行固定，包括嵌套固定、卡口固定、沾粘固定、打印成型等方法。
[0009]本设计结构的性能优势是：1、本专利技术打破了传统点阵材料剪切性能的测试方法，传统的点阵材料剪切性能测
试为上下面板平面错位来实现；2、本专利技术相较于传统点阵所需测试的点阵材料数量更少，可以降低成本；3、本专利技术装夹更方便，仅需要将夹头两端固定在扭转试验机上即可；4、相较于传统的点阵材料剪切性能测试方式，本专利技术在理论层次方面测得的剪切性能更准确。
附图说明
[0010]图1为本专利技术提供的测试点阵材料剪切性能工装的立体图。
[0011]图2为本专利技术提供的测试点阵材料剪切性能工装的立体图（附加了BCC点阵夹芯结构）。
[0012]图3为本专利技术提供的测试点阵材料剪切性能工装的局部主视图。
[0013]图4为本专利技术提供的测试点阵材料剪切性能工装的局部主视剖面图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。
[0015]如图１—图4所示，本专利技术提供新型的测试点阵材料剪切性能的工装；其中点阵夹芯剪切性能测试工装由夹头1、夹头2、立柱3、立柱4及固定在立柱3和立柱4之间点阵夹芯材料；如图2所示，该实施例中采用的点阵夹芯结构为BCC单胞，测试BCC单胞的剪切性能；立柱3和立柱4之间的BCC单胞周期性排列。
[0016]现将本专利技术提供的可测试点阵材料剪切性能工装的工作原理阐述如下：当本实施的夹头1 与夹头2预先装夹在扭转试验机两侧，根据定位孔5与定位孔6进行定位，然后加紧夹头1 与夹头2，完全固定夹头1，扭转夹头2，使立柱3和立柱4之间的BCC单胞点阵结构扭转破坏。
[0017]该工装包括两个对称的加紧扭转结构以及固定在两工装之间的点阵材料，并将该工装结构根据实际情况进行设计。
[0018]所述的两个夹头根据所使用的扭转试验机进行设计，方便后续的安装，两端夹头上的定位孔方便工件定位，两端的夹头分别于两端的立柱连接为一体，将所需测试剪切性能的点阵材料安装在两个立柱之间。
[0019]通过两个对称的工装组成，所述的左右两个对称的工装由点阵夹芯材料进行连接，在工作两侧的夹头装夹在扭转测试机上进行测试。将传统的拉伸测试剪切性能转变为扭转测试剪切性能。解决现有的点阵材料剪切性能测试技术在装夹方面的繁琐，测试精度方面的精确，这种点阵材料剪切性能测试工装是一种结构简单，创意新颖，通用性强，绝大多数的点阵材料的剪切性能均可以用该工装进行剪切性能测测试；可以针对扭转测试机对点阵材料剪切性能测试工装进行设计，并且可以满足大多数种类的点阵夹芯材料的剪切性能测试。
[0020]图2为附加了BCC点阵夹芯结构的实施例。本实施例通过夹头1的固定和夹头2的扭转来实现对剪切性能的测试。确定待测试点阵材料的结构参数、材料参数，进而指定点阵材料测试剪切性能工装的尺寸和材料，通过商业有限元软件仿真验证工装的可行性，再通过嵌套固定、卡口固定、沾粘固定或打印成型将点阵材料固定在点阵材料测试剪切性能工装上，测试得到点阵材料的失效扭矩，运用相应力学知识计算等效剪切模量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点阵材料剪切性能测试工装，包括第一夹头(1)、第二夹头(2)、第一立柱(3)和第二立柱(4)，其特征在于：所述的第一夹头(1)与第二夹头(2)根据所使用的扭转试验机进行设计，方便后续的安装，第一夹头(1)上的定位孔方便工件定位，第二夹头(2)上的定位孔方便工件定位，第一夹头(1)与第一立柱(3)连接为一体，第二夹头(2)与第二立柱(4)连接为一体，将所需测试剪切性能的点阵材料安装在第一立柱(3)和第二立柱(4)之间。2.根据权利要求1所述的一种点阵材料剪切性能测试工装，其特征在于：所述的第一夹头(1)和第二夹头(2)在扭转试验机上施加预紧力，通过两侧定位孔进行精确定位，然后使第一夹头(1)和第二夹头(2)完全固...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙连春，孟传伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：