一種可調多適型三點彎曲試驗裝置的制作方法

本發明屬于材料力學性能測試與表征技術領域，具體涉及一種可調多適型三點彎曲試驗裝置。

背景技術：

近年來，隨著復合材料性能的相關研究不斷取得進步，愈來愈多的復合材料被運用到航空，航天，軍事等領域，材料的研究方法也值得進一步改善，以提高研究效率。雖然試驗方案不能改變，但是可以通過改善試驗用具來提高科研效率。因此，改善試驗用具成為國內外大多數學者研究新興復合材料的必經之路。

材料的彎曲性能、層間剪切性能和斷裂韌性ⅱ型性能等都是通過三點彎曲的試驗方式來測得的。三點彎曲定義是測量材料彎曲性能的一種試驗方法，國內現對這類試驗的實驗方法是簡單的將條狀試樣平放于彎曲試驗夾具中，形成簡支梁形式，支撐試樣的兩個下支撐點間的距離視試樣長度可調，而試樣上方只有一個加載點。

由于不同試驗需要的上、下壓頭的半徑不同和兩個下壓頭之間的距離不同，致使每次都要設計不同的夾具增加很多不必要的工作量，經濟成本也提高了很多；夾具壓頭之間調節以往都是人為的進行手動移動，很多位置會有些偏差，增大了試驗的誤差。

由于三點彎曲類試驗相對簡單，很多人進行三點彎曲類試驗時對夾具的設計過于疏忽，致使測得的試驗結果很不準確。現有技術中的三點彎曲試驗裝置包括底座、固定設置在底座上的用于支撐測試試驗件的二個支撐座及位于支撐座上方且用于對試驗件產生加載力的壓頭，兩個支撐座設置在壓頭的兩側。試驗時，將試驗件的兩端分別放置在兩支撐座上，壓頭對試驗件向下壓對試驗件產生向下作用力將試驗件向下頂彎，進行試驗件的三點彎曲試驗。這種夾具往往只能進行一種三點彎曲試驗，施載壓頭和支撐壓頭無法保證是豎直的，試驗時支撐壓頭之間的跨距進行調節時，兩壓頭之間距離手動調節可能不準確且可能不平行。

技術實現要素：

針對上述現有技術的不足，本發明提供一種可調多適型三點彎曲試驗裝置，可以通過更換壓頭從而適應多類三點彎曲試驗，亦可通過更換上壓頭柱和底座支撐以適應不同試驗機壓頭，減少因試驗件三點彎曲而影響試驗數據準確性的弊端，具有穩定性高，操作簡單等特點。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種可調多適型三點彎曲試驗裝置，包括上壓頭、兩個下壓頭；還包括底座；所述底座上設有t型槽；t型槽上設有兩個t型螺母，所述t型螺母可在t型槽內滑動；所述t型螺母的頂部和側面分別設有螺紋孔；所述下壓頭包括垂直部和水平部；所述垂直部的頂部用于放置試驗件；所述水平部上設有通孔，所述通孔通過螺栓與t型螺母的頂部螺紋孔連接；所述t型槽內還設有兩個細紋長螺栓，所述兩個細紋長螺栓的頭部分別露出于t型槽的兩端外，所述兩個細紋長螺栓的螺桿分別與兩個t型螺母的側面螺紋孔配合；旋轉細紋長螺栓的頭部可調整下壓頭在t型槽中的位置。

進一步的，所述上壓頭包括三角塊和與三角塊底面連接矩形塊；試驗時，試驗機的上夾持端夾持矩形塊，三角塊的頂邊與試驗件貼合。

進一步的，所述底座下方設有底座支撐，試驗時，試驗機的下夾持端夾持底座支撐。

進一步的，所述底座上設有刻度線。

進一步的，所述底座兩端分別設有擋板，擋板上設有通孔，供細紋長螺栓的螺桿通過，同時起定位作用，使細紋長螺母避免在使用時從一側滑出。

進一步的，所述底座的兩側分別設置與t型槽平行的矩形長條，兩側矩形長條分別與下壓頭的兩側貼合，用以限制下壓頭移動時發生轉動。

本發明的有益效果為：

1)因為壓頭可以進行更換，所以適合多類的三點彎曲試驗，如：彎曲性能試驗、短梁層間剪切強度試驗、斷裂韌性ⅱ型試驗等。

2)通過旋轉細紋長螺栓來調節兩個下壓頭之間的距離，可以精確調整下壓頭的位置，而且擰緊螺栓后兩個下壓頭就不會再移動。

3)底座兩側設有矩形長條，可以防止在旋轉細紋長螺栓來移動下壓頭的過程中，下壓頭發生偏斜。

4)上壓頭設計成兩側突出的t形形狀，底座支撐和底座連接在一起也是t形形狀，由于試驗機夾具是標準水平的，將上壓頭和底座支撐抵在試驗機夾具上，保證了上壓頭是豎直向下的，也保證了底座上平面是水平的。

5)減少了制作夾具的重復性。

附圖說明

圖1三點彎曲試驗裝置的立體圖；

圖2三點彎曲試驗裝置的剖面圖；

圖3三點彎曲試驗裝置上壓頭的立體圖；

圖4三點彎曲試驗裝置底座的立體圖；

圖5三點彎曲試驗裝置下壓頭的立體圖；

圖6三點彎曲試驗裝置上、下擋板的立體圖；

圖7三點彎曲試驗裝置t形螺母的立體圖；

圖8三點彎曲試驗裝置底座支撐的立體圖；

圖9三點彎曲試驗裝置細紋長螺母的立體圖；

圖中：1、上壓頭；1-1、三角塊；1-2、矩形塊；2、下壓頭；2-1、垂直部；2-2、水平部；2-3、通孔；3、底座；4、上擋板；5、下擋板；6、t型螺母；6-1、頂部螺紋孔；6-2、側面螺紋孔；7、底座支撐；8、細紋長螺栓；9、螺栓；10、六角螺栓；11、t型槽；12、刻度線；13、限位孔；14、矩形長條。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明三點彎曲試驗裝置做進一步詳細說明。

如附圖1、2所示，本發明包括上壓頭1、兩個下壓頭2、底座3；所述底座3上設有t型槽11；t型槽11上設有兩個t型螺母6，所述t型螺母6可在t型槽11內滑動；所述t型螺母6的頂部和側面分別設有頂部螺紋孔6-1、側面螺紋孔6-2；所述下壓頭2包括垂直部2-1和水平部2-2；所述垂直部2-1的頂部用于放置試驗件；所述水平部2-2上設有通孔2-3，所述通孔2-3通過螺栓9與t型螺母6的頂部螺紋孔6-1連接；所述t型槽11內還設有兩個細紋長螺栓8，所述兩個細紋長螺栓8的頭部分別露出于t型槽11的兩端外，所述兩個細紋長螺栓8的螺桿分別與兩個t型螺母6的側面螺紋孔6-2配合；通過旋轉細紋長螺栓8的頭部可調整下壓頭2在t型槽11中的位置。

在底座3左右兩端分別開有矩型通槽，用于放置上擋板4和下擋板5。上擋板4和下擋板5的一個邊上均設有半圓形缺口，下擋板5的圓弧一側向上，上擋板4的圓弧一側向下，依次插入矩形通槽內兩個相對的半圓形缺口形成限位孔13，供細紋長螺栓的螺桿通過，而細紋長螺母8在螺紋末端車削環形槽，與上5、下擋板6所組成限位孔定位配合，使細紋長螺母8避免在使用時從一側滑出。

底座3下方通過六角螺栓10連接底座支撐7。底座3前后兩側凸起的矩形長條14，兩側矩形長條14分別于下壓頭2的兩側貼合，能保證下壓頭2在預定的軌道上滑動，且保持水平。下壓頭2上設有刻度線12，將試驗件放置在下壓頭2上時，使左右下壓頭2上的試驗件對準刻度線12上相同的刻度，這樣可以保證試驗件放置時不會發生偏斜。

上壓頭1包括三角塊1-1和與三角塊1-1底面連接矩形塊1-2；試驗時，試驗機的上夾持端夾持矩形塊1-2，三角塊1-1的頂邊與試驗件貼合。由于試驗機夾具是標準水平的，將上壓頭1和底座支撐7抵在試驗機夾具上，保證了上壓頭1是豎直向下的，也保證了底座3上平面是水平的。

因為有時候跨距是并不是一個整數，而手動調節一是麻煩，二是不精確，這樣試驗誤差就很大，這時候就需要使用細紋長螺栓8，往往轉動一圈，下壓頭才移動0.2mm左右，保證了實驗結果的準確性。

本發明三點彎曲試驗裝置的工作原理：

在對試驗件進行受力測試前，首先根據不同試驗要求換上所需下壓頭(螺母不擰緊)。左右兩邊轉動細紋長螺母將底座壓頭移動到試驗所需位置；其次將該三點彎曲試驗裝置上壓頭安裝在試驗機上夾持端上，底座支撐與試驗機的下夾持端相連，把試驗件平放在三點彎曲試驗裝置下壓頭上，使左右下壓頭上的試驗件對準刻度線上相同的刻度，完成裝夾。

試驗時，試驗機的上夾持端帶動上壓頭向下運動，通過電腦終端控制壓頭以一定的速度下壓，對試驗件產生向下的作用力，將試驗件向下頂彎，進行試驗件的三點彎曲試驗。試驗件在彎曲過程中，試驗件與下壓頭兩端接觸，受到向上的支撐力，由于上壓頭速度較低且試驗件對稱，壓力緩慢增加，試驗件一般不會產生滑動現象，最終完成正確的三點彎曲狀態。

試驗過程的描述：取纖維樹脂基復合材料斷裂韌性ⅱ型試驗進行敘述；

試驗件準備：纖維樹脂基復合材料矩形板單向鋪層數為24層，尺寸為140mm*25mm*3mm一塊，在試驗件一端12-13層之間預制一個厚度不大于0.05mm且長度為40mm平整裂紋。

試驗件安裝：先通過旋轉細紋長螺母來調整三點彎曲試驗裝置兩個下壓頭的跨距為70mm(夾具表面上有刻度尺)，左側下壓頭與試驗件的接觸點到試驗件預制裂紋根部的距離大于等于25mm，試驗件在兩個下壓頭上的刻度線上的位置一樣，開啟試驗機使試驗件預制裂紋擴展5mm左右后，停止加載，取下試驗件，繼續旋轉細紋長螺栓使兩個下壓頭之間的跨距為100mm，左側下壓頭與試驗件的接觸點到試驗件預制裂紋根部的距離大于等于25mm。

試驗件測試：啟動試驗機，保持壓頭以試驗要求速度加載，當試驗件發生失效時，實驗結束，觀察載荷-加載點撓度曲線。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。