[发明专利]用于试验样品的压缩试验的设备、系统和方法

说明书

本发明提供了一种用于压缩试验的设备(30)。设备(30)具有带有端部载荷元件(74)的基座组件(60)，端部载荷元件(74)被附接至基座组件(60)，基座组件(60)是刚性的。设备(30)具有支撑组件(32)，支撑组件(32)被附接至基座组件(60)并且具有多个窗口部分(44)。设备(30)具有被安装在支撑组件(32)内的芯组件(46)，芯组件(46)是可压碎的，并且被配置为保护支撑组件(32)和基座组件(60)免于压缩试验期间产生的破裂载荷(53)的破坏。基座组件(60)、支撑组件(32)和芯组件(46)共同形成用于具有缺口部分(82)的试验样品(80)的压缩试验的设备(30)。设备(30)被配置为用于与光学应变测量系统(120)一起使用。当试验样品(80)被安装在支撑组件(32)中时，试验样品(80)和缺口部分(82)通过多个窗口部分(44)对光学应变测量系统(120)是可见的。

技术领域

本公开大体涉及用于试验样品的压缩试验的设备组件、系统和方法，并且更具体地涉及用于大缺口压缩试验面板(panel)(诸如飞行器的零部件的面板)的压缩试验的设备组件、系统和方法。

背景技术

经常在诸如飞机、旋翼飞机、航天器和其他飞行器的飞行器的制造中进行零部件的力学试验或零部件的试验样品的力学试验。力学试验提供材料属性数据，诸如强度、硬度、延展性和关于在诸如压缩、拉伸、载荷与温度的各种状况下进行试验的材料的其他数据。反过来，力学试验为材料的预期应用提供与材料的适合性有关的信息。这类信息有助于性能达到预期效果的零部件的设计。

飞行器的零部件的力学试验可以包括压缩试验。压缩试验在压缩载荷状况下确定材料(诸如复合或金属材料)的性能。可以通过在试验夹具的两个支撑板之间加载试验样品(诸如被称为“试件(coupon)”的试验面板(panel)或平坦层压板制件)来进行压缩试验。

试验夹具通常被安装在试验机(例如，通用试验机)中。试验机可以将压力或压缩载荷作用于试验样品，并且可以沿长度方向压缩试验样品直至它破裂或破坏。试验机可以记录使试验样品破裂或破坏所需的力。可以通过绘制作用力或载荷与试验样品材料变形的关系来测量试验样品材料的压缩强度。如在本文中所使用的，“压缩强度”是指试验样品材料在破裂或破坏之前能够经得住的最大压缩载荷或应力。

存在用于飞行器零部件的压缩试验的试验夹具、设备组件和方法。例如，图1图示说明了用于压缩试验的诸如现有大缺口压缩(LNC)试验夹具10a形式的现有试验夹具10的前立体图。如图1所示，现有试验夹具10具有在其间插入试验样品面板28的第一支撑板12a和第二支撑板12b。试验样品面板28可以是大缺口压缩(LNC)面板的形式。

如图1进一步所示，现有试验夹具10的第一支撑板12a和第二支撑板12b完全遮住试验样品面板28，并且阻碍对试验样品面板28的任何观察。因此，这种现有试验夹具10的使用不包括与可以被用来光学地获得与试验样品面板28的应变测量有关的信息的现有光学应变测量系统一起使用。

代替使用现有光学应变测量系统，现有试验夹具10需要使用多个应变计14(参见图1)来测量试验样品面板28的应变。如图1所示，每个应变计14可以被设置为横向地跨越第一支撑板12a，并且每个应变计14可以被联接至安装在现有试验夹具10的框架部分18上的铰接附接元件16。

然而，这种应变计14(参见图1)的使用会涉及大量的安装时间和劳力，这会导致流程时间的增加。此外，在试验之前，这种应变计14(参见图1)的使用可能需要精确的对准与校准操作以及到应变计机器的连接。这又会导致试验的时间与费用的增加。由于将应变计14(参见图1)安装在现有试验夹具10(参见图1)上涉及大量时间，因此仅能以每天一(1)或二(2)个试验样品面板28的试验速度对试验样品面板28进行试验。