[发明专利]一种复合材料层间断裂韧性测试用夹具及其应用

说明书

本发明涉及一种复合材料层间断裂韧性测试用夹具及其应用。具体地，本发明公开了一种层间断裂韧性测试用夹具，所述夹具包含第一夹具组件和第二夹具组件，所述第一夹具组件包含：固定基座、移动基座、连接件和金属合页，所述第二夹具组件和所述第一夹具组件对称设置且两者组成相同。本发明还公开了一种层间断裂韧性测试方法。使用所述夹具可以更加真实且准确地测试复合材料的层间性能，从而推动层间断裂韧性测试的标准化，进而科学地指导复合材料的研发方向。

技术领域

本发明涉及复合材料材料性能测试领域，具体地涉及一种复合材料层间断裂韧性测试用夹具及其应用。

背景技术

纤维增强复合材料作为一种新兴的高性能轻质复合材料，具有高强度、高硬度、抗疲劳性好、耐腐蚀性好等多种优异的特点，在军用和民用领域都有着越来越广泛的应用。层间复合材料具有增强体性能远高于基体性能的特点，面内方向上通过调整各方向纤维比例可以调整其性能，但层间性能则是复合材料的明显弱项，例如碳纤维准各项同性板的拉伸性能可达700MPa-1200MPa，而层间方向拉伸强度仅有59MPa左右。由此可见，层间性能是复合材料的弱点，需要重点关注，描述层间分层断裂，需要进行层间断裂韧度(GIC)测试。

目前的层间断裂韧度的测试标准中，国标与ASTM标准均没有规定测试过程中选用的测试夹具，因此，本领域尚无标准化的层间断裂韧度测试用夹具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特别适合层间断裂韧度测试用夹具，以推动该夹具的标准化进程，进而指导复合材料的研发方向。

本发明的第一方面，提供了一种层间断裂韧性测试用夹具，所述夹具包含第一夹具组件和第二夹具组件，

所述第一夹具组件包含：固定基座、移动基座、连接件和金属合页，其中，所述固定基座与所述移动基座连接，且所述移动基座相对于所述固定基座在X轴方向可自由运动；所述移动基座和所述连接件连接，且所述连接件相对于所述移动基座在Y轴方向可自由运动；所述连接件与所述金属合页连接；

所述第二夹具组件和所述第一夹具组件对称设置且两者组成相同。

在另一优选例中，所述固定基座的一端为夹持端，用于与万能实验机夹持连接；所述固定基座的另一端设有滑道；

所述移动基座包含平行布置的两个金属板，所述两个金属板的一端通过所述滑道与所述固定基座连接，且所述两个金属板可在所述固定基座的所述滑道上自由滑动；所述两个金属板的另一端对称设置有连接孔A；

所述连接件的一端设有连接孔B，且所述连接件设置于所述移动基座的所述两个金属板之间，所述连接件与所述移动基座的所述两个金属板通过贯穿所述连接孔A和所述连接孔B的固定元件A连接；所述连接件的另一端设有凹槽，且在所述凹槽的两个对称面上对称设置有连接孔C；

所述金属合页包含销接的金属片A和金属片B，且所述金属片A上设置有连接孔D，所述金属合页与所述连接件通过贯穿所述连接孔C和所述连接孔D的固定元件B连接。

在另一优选例中，所述第一夹具组件和所述第二夹具组件平行设置。

在另一优选例中，所述固定基座的所述滑道包含：与所述夹持端垂直设置的底板、垂直于所述底板且对称设置的侧板和垂直于所述侧板且平行于所述底板且对称设置的限制板，所述限制板用于限制所述移动基座的所述两个金属板的活动区间，以阻止所述两个金属板在沿所述金属板方向脱离所述固定基座。

在另一优选例中，所述底板、所述侧板和所述限制板的长度相同，优选地，所述长度为所述金属板宽度的5-50倍，可确保所述金属板不会滑出所述滑道。

在另一优选例中，所述夹持端、所述底板、所述侧板和所述限制板是一体成型的。

在另一优选例中，所述两个金属板与所述固定基座连接的一端对称设有凹槽，用以将所述两个金属板卡装在所述限制板上。