專利名稱:一種非金屬材料剪切特性的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種非金屬材料剪切特性的測試裝置，包括非金屬測試試件，應變花，由夾持角板、粘接板、墊板、立板、橫板、支撐連桿、連接螺栓和加載螺栓組成的上、下加載部件。測試試件的上下表面分別開有對稱的V形切口，切口中心的連接面為測試截面。上、下加載部件分別夾持在試件左右兩側，并對試件施加剪切力。具體為：用夾持角板(或粘接板)固定住試件，再與墊板、立板之間用螺栓連接；立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固；加載螺栓安裝在橫板上，且上下兩個加載螺栓位于同一垂直線上，使上下作用力的方向均通過測試截面。本實用新型提供的裝置所適用的試件范圍廣，裝置的部件可拆卸和更換，操作簡單,測試結果可靠，重復性高。
【專利說明】一種非金屬材料剪切特性的測試裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種剪切特性測試裝置，尤其是一種非金屬材料剪切特性的測試
目.0
【背景技術】
[0002]非金屬材料如纖維增強復合材料(FRP)、泡沫材料、樹脂材料、木材等的剪切性能是描述其材料力學特性的重要參數之一。目前測試非金屬材料剪切性能的方法主要有短梁垂直剪切測試方法、短梁對角線剪切測試方法、V型槽梁法等，但上述方法均各有利弊。如短梁剪切側邊受力測試方法雖簡單，但夾持邊角上應力集中明顯，局部過早破壞，并且兩側邊雙向受力易出現剪切和拉壓混合破壞模式，測試結果不準確；短梁對角線受力剪切測試時，夾持邊角上的應力集中仍舊會導致局部過早破壞，使剪切特性測試結果不準確；而現有的V型槽梁剪切測試方法，雖測試結果較準確，但夾具復雜成本高，適用試件單一。
[0003]因此，如何用簡單實用的裝置較為準確的測試非金屬材料的剪切性能，是亟待解決的技術問題。
實用新型內容
[0004]為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種非金屬材料剪切特性的測試裝置，測試截面剪應力分布均勻，應力集中影響小，試驗數據準確，夾持和加載部件可拆卸組裝，整體結構簡單、制造成本低。
[0005]本實用新型為解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]一種非金屬材料剪切特性的測試裝置，包括非金屬測試試件、應變花、上加載部件和下加載部件，其特征在于，所述上、下加載部件分別夾持在所述非金屬測試試件左右兩端，所述應變花布置在試件測試截面處，其中:
[0007]所述非金屬測試試件的上、下表面中部分別開有對稱的V形切口，所述V形切口底面設有倒角，所述V形切口中心的連接面為試件測試截面；
[0008]所述上、下加載部件均包括墊板、立板、支撐連桿、橫板、連接螺栓和加載螺栓，還包括夾持角板或粘接板，其中，所述夾持角板或粘接板固定住所述非金屬測試試件的端部，所述夾持角板或粘接板用螺栓依次與墊板、立板連接，根據所述非金屬測試試件寬度適當增減墊板；所述立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固，所述支撐連桿一端與立板、另一端與橫板連接；所述加載螺栓安裝在橫板上；所述上、下加載部件的加載螺栓位于同一垂直線上。
[0009]優選地，所述非金屬測試試件的材料種類包括纖維增強復合材料(FRR)、泡沫材料、樹脂材料和木材。
[0010]優選地，對所述非金屬測試試件的夾持方式包括兩種:對于薄板試件，試件兩端與夾持角板用螺栓連接，夾持角板再與墊板和立板用螺栓連接；對于厚板試件，試件兩端與粘接板用粘合劑粘連，粘接板再與墊板和立板用螺栓連接。
[0011]優選地，對于薄板試件，試件的沿寬度兩端各有一對夾持角板，成對的夾持角板分別位于試件沿厚度兩側，各所述夾持角板包括夾角為90°的a邊和b邊，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件；b邊上開槽孔，用于連接墊板和立板。
[0012]優選地，所述粘接板的粘接表面加工成網格狀。
[0013]優選地，所述橫板和立板上設置有多個螺栓孔，至少一個所述支撐連桿設置在橫板與立板之間，兩端用螺栓連接。
[0014]優選地，所述應變花由三個應變片組成，分別為0°、45°和90°應變片。
[0015]相對于現有技術，本實用新型的優點在于，V形切口試樣的測試截面剪應力分布均勻，無局部過早破壞，可有效減小夾持面應力集中對測試截面剪應力測量結果的影響，試驗數據準確。裝置的夾持和加載部件可拆卸組裝，整體結構簡單，適用范圍廣，制造成本低。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的非金屬材料剪切特性測試裝置(薄板試件螺栓夾持方式)示意圖，其中，(A)為裝置整體圖，(B)為螺栓夾持方式示意圖，(C)為夾持角板示意圖，(D)為應變花布置示意圖；
[0017]圖2為本實用新型的非金屬材料剪切特性測試裝置(厚板試件粘接夾持方式)示意圖，其中，(A)為裝置整體圖，(B)為粘接板示意圖，其中(B-1)、(B-2)、(B-3)分別為左視圖，正視圖和右視圖；
[0018]圖3為非金屬材料測試試樣示意圖，其中，(A)為薄板試件，(B)為厚板試件；
[0019]圖4為支撐連桿示意圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
[0021]如圖1?2所示，本實用新型的非金屬材料剪切特性測試裝置，包括非金屬測試試件1、應變花10、上加載部件和下加載部件三部分。其中上、下加載部件均包括夾持角板2、粘接板3、墊板4、立板5、加載螺栓6、橫板7和支撐連桿8、加載螺栓9。
[0022]如圖3所示，非金屬測試試件I的上、下表面中部分別開有對稱的V形切口，切口處有倒角，切口中心的垂直連接面即為測試截面。
[0023]參考圖1和圖2，在使用本實用新型的非金屬材料剪切特性測試裝置時，上、下加載部件分別夾持在試件I左右兩側，并對試件施加拉力或壓力，使試件I形成剪切受力狀態。參考圖1 (B)，對于薄板試件，將試件I兩端與夾持角板2用螺栓6連接；參考圖1 (C)，夾持角板2的兩邊夾角為90°，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件l，b邊上開槽孔，用于連接墊板4和立板5，并可以調節成對夾持角板間的距離，適應不同厚度的試件。參考圖2(A)，對于厚板試件，將試件I兩端與粘接板3用粘合劑粘連；參考圖2 (B)，粘接板3的粘接表面加工成網格狀，便于試件的安裝定位，且粘接更牢固。參考圖1(D)，在試件I測試截面處布置應變花10，三個應變片角度分別為0°、45°、90°。
[0024]將立板5 —端與橫板7 —端用螺栓6連接，兩者成直角；至少一個支撐連桿8設置在橫板5與立板7之間，將支撐連桿8兩端分別與橫板5和立板7用螺栓6連接，以利用支撐連桿8強化固定防止橫板5變形，保持施加作用力垂直對中。參考圖4，支撐連桿8的中部鏤空，使緊固前螺栓6能夠在鏤空槽中移動，可調節所需支撐連桿8的長度。在兩個橫板7上選擇對應螺栓孔，設置加載螺栓9，且上下兩個加載螺栓9位于同一垂直線上，使上、下作用力的方向均通過測試截面。
[0025]將夾持角板2 (或粘接板3)與墊板4、立板5之間用螺栓6連接，根據試件寬度適當增減墊板4。
[0026]在兩個加載螺栓9上分別施加大小相同、方向相反的作用力，逐步增大作用力直到測試截面破壞；通過最大作用力和測試截面面積，得到非金屬測試試件的剪切強度；通過應變花10測得三個正應變，由公式Y = +ε 9(|。-2 ε 45。得到剪應變，從而獲得剪應力-剪應變關系。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的范圍之內。
【權利要求】
1.一種非金屬材料剪切特性的測試裝置，包括非金屬測試試件、應變花、上加載部件和下加載部件，其特征在于，所述上、下加載部件分別夾持在所述非金屬測試試件左右兩端，所述應變花布置在試件測試截面處，其中: 所述非金屬測試試件的上、下表面中部分別開有對稱的V形切口，所述V形切口底面設有倒角，所述V形切口中心的連接面為試件測試截面； 所述上、下加載部件均包括墊板、立板、支撐連桿、橫板、連接螺栓和加載螺栓，還包括夾持角板或粘接板，其中，所述夾持角板或粘接板固定住所述非金屬測試試件的端部，所述夾持角板或粘接板用螺栓依次與墊板、立板連接，根據所述非金屬測試試件寬度適當增減墊板；所述立板與橫板之間用螺栓連接，并用支撐連桿加固，所述支撐連桿一端與立板、另一端與橫板連接；所述加載螺栓安裝在橫板上；所述上、下加載部件的加載螺栓位于同一垂直線上。2.根據權利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，所述非金屬測試試件的材料種類包括纖維增強復合材料(FRR)、泡沫材料、樹脂材料和木材。3.根據權利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，對所述非金屬測試試件的夾持方式包括兩種:對于薄板試件，試件兩端與夾持角板用螺栓連接，夾持角板再與墊板和立板用螺栓連接；對于厚板試件，試件兩端與粘接板用粘合劑粘連，粘接板再與墊板和立板用螺栓連接。4.根據權利要求3所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，對于薄板試件，試件的沿寬度兩端各有一對夾持角板，成對的夾持角板分別位于試件沿厚度兩側，各所述夾持角板包括夾角為90°的a邊和b邊，a邊上開通孔，用于夾持和連接試件；b邊上開槽孔，用于連接墊板和立板。5.根據權利要求3所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，所述粘接板的粘接表面加工成網格狀。6.根據權利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，所述橫板和立板上設置有多個螺栓孔，至少一個所述支撐連桿設置在橫板與立板之間，兩端用螺栓連接。7.根據權利要求1所述的非金屬材料剪切特性的測試裝置，其特征在于，所述應變花由三個應變片組成，分別為0°、45°和90°應變片。
【文檔編號】G01N3-24GK204286952SQ201420773385
【發明者】陳嘯, 唐荊, 徐建中, 楊科 [申請人]中國科學院工程熱物理研究所