[发明专利]低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具及其使用方法

说明书

本发明公开了低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具及其使用方法，属于复合材料冲击测试技术领域，该低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具，包括上固定组件；下移动组件，包括下夹持件，用以在测试时，与所述上固定组件共同对试样进行固定；所述下移动组件包括与所述下夹持件连接的传递构件，设置在所述下夹持件上，二者位置可调式设置在固定座组件上，用以接收冲击装置的瞬时冲击。通过本发明提出的用于复合材料的层间断裂韧性进行瞬时低速冲击试验的设备，并根据单向纤维增强聚合物基复合材料Ⅰ‑Ⅱ混合型层间断裂韧性标准提出试验方法，能够更进一步获取复合材料在低速冲击情况下的剥离最大力。

技术领域

本发明属于复合材料冲击测试技术领域，涉及低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具及其使用方法，具体涉及静态低速冲击单向纤维增强聚合物基复合材料层间断裂韧性夹具装置及其使用方法。

背景技术

先进复合材料具有比刚度高、比强度高和优秀的抗疲劳特性等出色性能特点，被广泛地应用于各个行业之中。尤其是在航空航天领域中，最新军用或民用飞机的大多部件都是由复合材料制成的。层间断裂韧性是用来表征复合材料的抗分层扩展能力的指标,是复合材料分层扩展分析的重要输入参数。因此一个简单、可靠的复合材料层间断裂韧性测试方法对复合材料的性能表征与设计具有重要意义。

一般对层间断裂韧性测试使用悬臂梁试验，为采集到试件在受到冲击过程中损伤演化的细节过程，往往是对待测材料进行缓慢的拉伸压缩，获取其剥离最大力，而在实际实践场景下，这些材料结构在生产、服役以及维修期间可能会遭受到各类冲击事件，例如天气突变落下的冰雹、跑道上溅起的碎石和掉落的维修工具等。虽然这类低速冲击可能无法对表面造成可视损伤，但是在复合材料的内部已经造成了一定程度的基体裂纹或者层间分层等不可逆的损伤模式，严重降低了其结构强度和性能，造成了一定程度的安全隐患。

但现阶段缺少对复合材料的层间断裂韧性进行瞬时低速冲击的设备，更进一步获取复合材料在低速冲击情况下的剥离最大力，在复合材料受压的静态条件下，进行低速冲击试验仍具有一定的现实意义，以对复合材料的损伤细节进行研究。

如CN110361255A提出的一种用于双悬臂梁拉伸试验测试Ⅰ型层间断裂韧性的夹具，其包括结构相同且镜像分布的上夹持机构和下夹持机构，所述上夹持机构包括：被夹持部，一端被夹持在试验机上，所述被夹持部的另一端上对称地设有两个第一凸耳，每个所述第一凸耳上设有第一通孔；夹持部，一端设有第二凸耳，所述第二凸耳上设有第二通孔，所述夹持部的另一端经胶粘剂与试验件的一侧端部相连接。本发明方便了试验机的夹持和使用，同时能够确保拉伸过程中载荷施加不会偏移且均匀分布。但是其仍是对针对层间断裂韧性简单进行拉伸压缩测试。

发明内容

本发明的目的在于提供低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的，缺少对复合材料的层间断裂韧性进行瞬时低速冲击的设备，更进一步获取复合材料在低速冲击情况下的剥离最大力。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：低速冲击下复合材料层间断裂韧性测试夹具及其使用方法，包括：

上固定组件；

下移动组件，包括下夹持件，用以在测试时，与所述上固定组件共同对试样进行固定；

所述下移动组件包括与所述下夹持件连接的传递构件，设置在所述下夹持件上，二者位置可调式设置在固定座组件上，用以接收冲击装置的瞬时冲击，并将作用力通过所述下夹持件传递给所述试样，进一步带动所述试样的下半部剥离。

优选的，所述传递构件包括承载块，所述承载块用于连接所述下夹持件，并将作用力传递到所述试样。

优选的，所述承载块上设置有传力轴，所述传力轴的端部用于接收所述冲击装置的冲击。

优选的，所述冲击装置包括冲击架，所述冲击架的底部配合所述传力轴设置有凹槽，用以对其进行冲击，所述冲击架的顶部可选择的安装有冲击轴，用以连接落锤试验机。