[实用新型]一种测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样

说明书

技术领域

本实用新型涉及复合材料性能测试领域，具体为一种测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样。

背景技术

目前，用于测试复合材料层合厚板拉压性能的试样类型有方形截面试样，腰形试样，I形截面试样，C形截面试样和闭环试样等。采用方形截面试样测试时，试样的破坏经常发生在试样端部，造成测试结果存在较大误差。而I形截面试样由于其需要采用特殊设计的夹具，不具有普遍适用性，且I型截面试样的标距段侧剖面为曲面，导致其标距段的应力状态不均匀。此外，C形截面试样和闭环试样也同样存在需要特殊设计的夹具等问题。

采用腰形试样测试层合厚板拉压性能，能够有效避免产生类似于方形截面试样破坏经常发生在试样端部的问题；而采用平直侧剖面标距段的腰形试样(即直腰形试样)，能够避免产生类似于I形截面试样标距段应力状态不均匀的问题。目前，典型的直腰形试样有：英国防务评价与研究机构(DERA，Fort Halstead，UK)和帝国理工学院分别提出的不同尺寸的平面侧剖面标距段腰型试样。DERA提出的试样总厚度为38mm，标距段长度12mm，2-3平面的截面边长为10mm，1-3平面的截面边长为16mm，且具有大的圆弧倒角半径(12mm)，可以看出DERA设计的厚板类型标距段截面为长方形，由于存在加工误差，长方形截面标距段的中心轴线与厚板端部中心轴线会出现偏差，进而与加载轴产生偏差，造成加载时在试样中产生弯矩，从而使测试结果不准确；此外，试验发现该试样加工完后层间初始损伤面积约为310mm²，损伤面积较大。帝国理工学院提出的试样总厚度17mm，端部截面边长8mm，标距段长度2mm，标距段截面边长4mm，试验表明这一厚板试样的标距段截面边长过小，在采用湿研磨方法加工试样侧剖面时，试样容易断裂，试验表明断裂率为36.1％。

所以目前设计的用于测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样，其关键在于设计试样尺寸，既要保证试样在加工时不容易断裂，又能满足加工条件和测试要求，还要满足经济性要求，这主要是因为复合材料的制造、加工费用极其昂贵。

实用新型内容

本实用新型提出了一种测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样，通过试验验证，采用该四面直腰形试样能够实现既保证厚板试样在加工时不容易断裂，又满足加工条件和测试要求，且还满足经济性要求的目的。

技术方案

本实用新型的技术方案为：

一种测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样，其特征在于：标距段横截面为正方形，正方形边长至少为15mm。

本实用新型的一项优选方案，其特征在于：标距段横截面边长范围为15mm～20mm。

本实用新型的一项优选方案，其特征在于：标距段横截面边长为15mm。

本实用新型的一项优选方案，其特征在于：标距段与端部采用倒角过渡，倒角半径为3mm～5mm。

本实用新型的一项优选方案，其特征在于：标距段长度为5mm～20mm。

本实用新型的一项优选方案，其特征在于：端部横截面为正方形，端部横截面边长为30mm。

有益效果

本实用新型结合现有的复合材料加工技术，设计了一种测试复合材料层合厚板拉压性能的四面直腰形试样，该试样的尺寸适于机械加工，并且试验表明，此种尺寸的试样在加工时不易断裂，可以有效地减少试样边界应力和层间分层，降低初始损伤率，同时提高对中精度，对于试样的拉压性能测试精度有较大的提高，同时还具有很优的效费比。

附图说明

图1：本实用新型的主视图；

图2：本实用新型的侧视图；

图3：本实用新型的A-A剖面图；

其中：L为端部横截面边长；H为试样厚度；R为倒角半径；W为端部厚度；S为标距段长度；D为标距段横截面边长。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本实用新型：

实施例1：

本实施例中，采用的复合材料为T700/BA9916。四面直腰形试样为中心对称结构，试样端部中心轴线与试样标距段中心轴线重合。按照本实用新型提出的试样尺寸加工3种尺寸的四面直腰形试样，每种尺寸分别加工了6组测试试样件，每组6个，分别为：