[发明专利]一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置及试验方法

权利要求书

1.一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：包括试验机转接轴(1)、上端夹具(3)、加载圆盘(4)、疲劳导向柱(6)、下端夹具(8)及连接螺栓(14)；所述上端夹具(3)通过疲劳导向柱(6)上下滑动安装在下端夹具(8)上，且上端夹具(3)和下端夹具(8)均通过试验机转接轴(1)连接在试验机上，所述加载圆盘(4)用于安装试验试件(13)，加载圆盘(4)安装在上端夹具(3)和下端夹具(8)之间，并能够调节试验试件(13)的加载角度。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：所述上端夹具(3)左右两侧设置竖向通孔并在竖向通孔内安装滑动轴承(2)，两个所述疲劳导向柱(6)上端与滑动轴承(2)滑动连接，疲劳导向柱(6)下端插入下端夹具(8)上端面设有的安装孔中，并通过定位螺栓(7)进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：沿所述加载圆盘(4)的外边缘开设多个有预设角度的圆孔，并在上端夹具(3)和下端夹具(8)上均设置相应弧度排列的多个连接螺栓(14)，加载圆盘(4)通过连接螺栓(14)连接在上端夹具(3)和下端夹具(8)之间，并能够调节加载圆盘(4)上的试验试件(13)安装角度。

4.根据权利要求3所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：所述加载圆盘(4)由两个能够合并成圆盘的中心对称的圆弧组件构成，且加载圆盘(4)的中间区域为试验试件(13)夹持区域。

5.根据权利要求4所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：每个圆弧组件均包括两个结构相同的弧形盘及多个紧固螺栓(5)；所述两个弧形盘为弧形边和Z型边构成的盘体结构，且该盘体结构的厚度方向形状为两个圆弧盘叠加状，内侧盘体结构较厚，外侧盘体结构较薄，在盘体结构外侧进行预设的开孔处理，两个弧形盘之间通过紧固螺栓(5)相连，两个弧形盘Z型边中部开设凹槽，所述凹槽用于夹持试验试件(13)。

6.根据权利要求5所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：在所述弧形盘的凹槽处向内开设插槽，所述插槽用于插装夹持楔形块(10)，所述试验试件(13)上下面配合预紧夹块(11)进行螺栓预紧夹持在凹槽内，以及试验试件(13)夹角相对两侧通过夹持楔形块(10)进行夹持相结合的方式对试验试件(13)进行安装固定，预紧夹块(11)与试验试件(13)接触的面进行锯齿化处理。

7.根据权利要求6所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：所述夹持楔形块(10)可以通过反向螺栓(9)在面内进行相对滑动，能够实现对试验试件(13)侧面的夹紧和松弛。

8.根据权利要求1所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，其特征在于：所述上端夹具(3)的下表面和下端夹具(8)的上表面开有圆弧状的凹槽，能够与加载圆盘(4)设有的中心圆盘相配合保持试验过程中试验试件(13)的对中性。

9.一种利用权利要求1～8任意一项权利要求所述的复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置的试验方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.将加载装置的下部分安装在试验机上；

S2.将试验试件(13)安装在加载装置上；

S3.将加载装置的上部分安装在试验机上；

S4.施加一个较小的载荷，作为用以清除机械间隙的预载荷，同时拧紧试验装置上的全部螺栓，保证试验试件(13)在试验过程中的对中性；

S5.以上内容检查无误后准备开始正式试验测试。

10.根据权利要求9所述的一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载的试验方法，其特征在于：所述S5中的试验测试方法为：

竖直方向施加载荷F，其中F0，表现为拉伸状态；F0，表现为压缩状态，θ为试验试件(13)与竖直方向的偏角大小，当θ＝90时，表现为纯剪切状态，此时单轴剪应力大小为其中A表现为试验试件13V字口的横截面积，此时试验装置可进行单轴剪切疲劳和静态试验；当θ＝0°时，表现为单轴拉伸或者压缩状态，此时单轴拉伸应力或压缩应力大小为此时实验装置可进行单轴的拉拉、压压和拉压疲劳试验以及相应的准静态试验；当θ≠90且θ≠0°时，表现为双轴复合加载状态，其中拉伸载荷大小为F·cosθ，剪切载荷大小为F·sinθ，因此剪应力和拉伸应力大小分别为和双轴复合加载的拉伸和剪切应力比表现为因此可以通过调节偏角θ大小来改变双轴复合加载的应力比。