[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

说明书

一种复合材料拉/压‑剪切复合疲劳加载装置及试验方法，属于复合材料强度测试技术领域，解决了传统复合加载装置存在的，只适用于部分低强度材料的静态加载，试验件夹持存在滑脱现象以及试验件开孔等问题。上端夹具通过疲劳导向柱上下滑动安装在下端夹具上，加载圆盘用于安装试验试件，加载圆盘安装在上端夹具和下端夹具之间，并能够调节试验试件的加载角度。本发明不仅可以实现传统的单轴疲劳加载，也可以实现多应力比下的复合疲劳加载；试验试件夹持位置采用的上下底面与侧面混合夹持的方式，无需对试验件开孔处理即可夹持试验试件，同时针对不同尺寸和厚度的试验试件均可进行试验。

技术领域

本发明属于复合材料强度测试技术领域，具体涉及一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置及试验方法。

背景技术

近年来，随着航空航天航海等领域的飞速发展，复合材料的应用越来越广泛，渐渐的在很多重要结构部件中用来替代传统的金属材料，因此对复合材料的研究也越来越深入。在航空航天等工业领域很多重要的结构件在工作过程中受到多种复杂的疲劳应力载荷，在多轴疲劳载荷下复合材料的力学性能和传统的单轴疲劳载荷下的力学性能表现出很大的差异。目前成熟的测试方法和测试系统只能针对复合材料单一方向的载荷进行疲劳寿命测试，还无高效的方法进行多轴疲劳载荷下的复合材料力学性能测试。同时，针对复杂疲劳载荷工况的力学性能测试，目前所需的试验设备结构特别复杂，试验成本较高。

在现有的技术中，涉及到材料复合加载的装置多为静态测试装置，在疲劳载荷下很容易出现加载偏心，试验件滑脱等一系列问题。同时由于复合材料的刚度和强度较高，传统的夹持方式很难解决试验件在加载过程中的滑脱问题，而对试验件开孔进行夹持则会导致局部应力集中，影响试验测试的结果。因此，提供一种针对复合材料多应力比下的复合拉剪疲劳、压剪疲劳以及拉压疲劳测试装置，有效避免高强度试验件在试验过程中发生滑脱，是本领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置及试验方法，解决了传统的复合加载装置存在的，只适用于部分低强度材料的静态加载，试验件夹持存在滑脱现象以及试验件开孔等问题。

本发明所采取的技术方案是：

一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载装置，包括试验机转接轴、上端夹具、加载圆盘、疲劳导向柱、下端夹具及连接螺栓；所述上端夹具通过疲劳导向柱上下滑动安装在下端夹具上，且上端夹具和下端夹具均通过试验机转接轴连接在试验机上，所述加载圆盘用于安装试验试件，加载圆盘安装在上端夹具和下端夹具之间，并能够调节试验试件的加载角度。

一种复合材料拉/压-剪切复合疲劳加载的试验方法，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。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明不仅可以实现传统的单轴疲劳加载，也可以实现多应力比下的复合疲劳加载；试验试件夹持位置采用的上下底面与侧面混合夹持的方式，无需对试验件开孔处理即可夹持试验试件，同时针对不同尺寸和厚度的试验试件均可进行试验。

2.本发明采用对试验试件上下面配合夹块进行螺栓预紧夹持与两侧通过楔形块进行夹持相结合的方式，更好的实现对试验试件的安装固定，避免了试验试件的开孔处理问题，同时也避免了在疲劳试验过程中试验试件容易出现的滑脱问题。