一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種工裝，特別是涉及一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，屬于復合材料性能評價表征技術領域。
【背景技術】
[0002]采用蜂窩、硬質泡沫、BALSA木等材料作為芯材所制造的夾層結構復合材料具有輕質、高強、承載等優異特點，已被大量應用于航空、航天和高鐵等領域。以機艙內飾構件為應用對象，一般來說，用于壁板、隔板等非承力型構件的夾層結構其主要性能包括板一芯粘接性能、力學性能、阻燃性能和耐環境性能，而用于地板、行李箱等承力型夾層結構根據其實際使用需要還增加了嵌件剪切和面內剪切等性能的考察。例如，波音材料標準BMS 4-17、BMS 4-20等對客、貨艙地板的嵌件剪切強度和面內剪切強度有明確的性能指標要求，并且對所需要測試試樣的技術規格和尺寸進行了規定。但是，上述材料標準的相關測試用夾具工裝并不明確，國內外能夠涉及到夾層結構面內剪切性能及其測試方法的公開專利、學術文章以及相關報道均無法查詢到。
[0003]尤其近年來，我國大型飛機的研制對復合材料的使用需求日益增加。由于在設計選材方面緊跟歐美最先進水平，對以客、貨艙地板為代表的承力型夾層結構復合材料的全面力性能研究已不僅僅局限于長梁彎曲、滾筒剝離、平面壓縮、平板剪切等傳統性能，還包括模擬材料部件在使用過程中可能出現的因面內拉伸所導致的預埋件與板材膠結失效以及板材整體板一芯粘接失效等性能、行為。這就要求在研究上述力學性能、失效行為自身特點的基礎上，從設計測試夾具工裝入手，對結構面的剪切強度和面內剪切強度的測方法進行研究，最終完成性能測試，獲得面內剪切極限載荷值和相應的變形量，從而對夾層結構的全面性能得到深入了解，由此可見，對測試工裝的研制更是必要。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題:為了克服現有技術的不足，提出一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，以準確測試出均勻對稱方向上的面內剪切極限載荷值和相應的變形量。
[0005]本實用新型的技術解決方案:
[0006]—種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，包括固定板、夾具以及待測樣件，所述的固定板為兩端呈半圓弧型結構的矩形板，固定板兩端開有板間互相連接的圓形孔，圓形孔附近的板厚度薄于其他部位厚度的一半，固定板較厚的部位上均勻開有與待測樣件邊緣連接的通孔，
[0007]待測樣件為方形，在其兩個面上的四邊固定連接8個相同的固定板，形成組合件，組合件的兩面的每個面上的4個固定板均在同一平面上，固定板互相連接時相鄰兩個固定板的半圓弧型端與較厚端轉動時不發生干涉；
[0008]組合件的對角連接有夾具，用于與測試機構相連，對復合材料結構面內剪切性能順利進行測試。
[0009]半圓弧的外端點距較厚部位中心軸線尺寸與固定板寬度一致。
[0010]固定板較厚的部位上開有的通孔孔徑不大于10mm。
[0011]待測樣件與固定板之間用玻璃纖維增強型雙面膠帶粘接。
[0012]待測樣件四角為內圓弧形狀或平角形狀，使夾具與固定板之間不發生干涉。
[0013]本實用新型與現有技術相比的有益效果:
[0014](1)本實用新型設計了可覆蓋待測樣件上、下面邊緣的固定板組合結構，保證了待測樣件所受的載荷均勻分布到其四周，從而保證了純面內剪切行為的發生；
[0015](2)本實用新型通過采用纖維增強型雙面膠粘接和螺釘、螺栓緊固兩種形式使夾具和待測樣件成為了一個固定的整體，保證了待測樣件所受的載荷均勻分布到試樣四周，從而保證了純面內剪切行為的發生；采用具有一定強度膠結材料進行粘接在保證了待測樣件與夾具層間強度的同時，還起到了對待測樣件的保護作用，避免了由純機械緊固易導致待測樣件與夾具連接處損壞問題的發生。
[0016](3)本實用新固定板較厚的部位上開有的通孔孔徑不宜過大，確保了在拉伸測試時，固定板與待測樣件之間不發生拉脫，使試驗有效進行。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型測試用工裝結構示意圖；
[0018]圖2為圖1的A-A向視圖；
[0019]圖3為圖1的B-B向視圖；
[0020]圖4為本實用新型固定板的結構示意圖；
[0021]圖5為本實用新型工作中的正向視圖；
[0022]圖6為本實用新型工作中的側向視圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的描述:
[0024]—種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，如圖1所示，包括固定板3、夾具7以及待測樣件1，所述的固定板3為兩端呈半圓弧型結構的矩形板，固定板3兩端開有板間互相連接的圓形孔6，圓形孔6附近的板厚度薄于其他部位厚度的一半，固定板3較厚的部位上均勻開有與待測樣件1邊緣連接的通孔5，如圖5所示，半圓弧的外端點距較厚部位中心軸線尺寸與固定板3寬度一致，固定板3較厚的部位上開有的通孔孔徑不大于10_，如果開有的通孔孔徑過大，會造成在拉伸測試時，使固定板與待測樣件之間發生拉脫，使試驗失效。
[0025]待測樣件1為方形，在其兩個面上的四邊固定連接8個相同的固定板3，形成組合件，組合件的兩面的每個面上的4個固定板3均在同一平面上，固定板3互相連接時相鄰兩個固定板3的半圓弧型端與較厚端轉動時不發生干涉，如圖3所示；
[0026]組合件的對角連接有夾具7，用于與測試機構相連，如圖5-6所示，對復合材料結構面內剪切性能順利進行測試。待測樣件1四角為內圓弧形狀或平角形狀，使夾具7與固定板3之間不發生干涉。
[0027]待測樣件1與固定板3之間用玻璃纖維增強型雙面膠帶2粘接，如圖2所示，通過采用纖維增強型雙面膠粘接和螺釘、螺栓緊固兩種形式使夾具和試樣成為了一個固定的整體，保證了試樣所受的載荷均勻分布到試樣四周，從而保證了純面內剪切行為的發生；采用具有一定強度膠結材料進行粘接在保證了試樣與夾具層間強度的同時，還起到了對試樣的保護作用，避免了由純機械緊固易導致試樣與夾具連接處損壞問題的發生。
[0028]本實用新型未公開內容為本領域技術人員公知常識。
【主權項】
1.一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，其特征在于:包括固定板(3)、夾具(7)以及待測樣件(1)，所述的固定板(3)為兩端呈半圓弧型結構的矩形板，固定板(3)兩端開有板間互相連接的圓形孔￠)，圓形孔(6)附近的板厚度薄于其他部位厚度的一半，固定板(3)較厚的部位上均勻開有與待測樣件(1)邊緣連接的通孔(5)， 待測樣件(1)為方形，在其兩個面上的四邊固定連接8個相同的固定板(3)，形成組合件，組合件的兩面的每個面上的4個固定板(3)均在同一平面上，固定板(3)互相連接時相鄰兩個固定板(3)的半圓弧型端與較厚端轉動時不發生干涉； 組合件的對角連接有夾具(7)，用于與測試機構相連，對復合材料結構面內剪切性能順利進行測試。2.如權利要求1所述的一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，其特征在于:半圓弧的外端點距較厚部位中心軸線尺寸與固定板(3)寬度一致。3.如權利要求1所述的一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，其特征在于:固定板(3)較厚的部位上開有的通孔孔徑不大于10mm。4.如權利要求1所述的一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，其特征在于:待測樣件(1)與固定板(3)之間用玻璃纖維增強型雙面膠帶(2)粘接。5.如權利要求4所述的一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，其特征在于:待測樣件(1)四角為內圓弧形狀或平角形狀，使夾具(7)與固定板(3)之間不發生干涉。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于復合材料結構面內剪切性能測試用的工裝，包括固定板、夾具以及待測樣件，所述的固定板為兩端呈半圓弧型結構的矩形板，固定板兩端開有板間互相連接的圓形孔，圓形孔附近的板厚度薄于其他部位厚度的一半，固定板較厚的部位上均勻開有與待測樣件邊緣連接的通孔，待測樣件為方形，在其兩個面上的四邊固定連接8個相同的固定板，固定板互相連接時相鄰兩個固定板的半圓弧型端與較厚端轉動時不發生干涉。本實用新型設計了可覆蓋待測樣件上、下面邊緣的固定板組合結構，保證了待測樣件所受的載荷均勻分布到其四周，從而保證了純面內剪切行為的發生。
【IPC分類】G01N3/24
【公開號】CN205067244
【申請號】CN201520711183
【發明人】王偉, 左小彪, 馮志海, 顏雪, 孫福瑞
【申請人】航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月14日