[发明专利]适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置

权利要求书

1.一种适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述防屈曲装置包括防屈曲钢板、连接螺栓、背侧支撑弹簧、耐磨光滑薄膜、观测窗口、连接螺栓孔，其中：

所述防屈曲钢板包括上防屈曲钢板和下防屈曲钢板；

所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的中心开有观测窗口，上防屈曲钢板和下防屈曲钢板的左右两侧开有贯穿防屈曲钢板的连接螺栓孔；

所述上防屈曲钢板和下防屈曲钢板之间夹持试样件；

所述耐磨光滑薄膜夹设于防屈曲钢板与试样件之间；

所述耐磨光滑薄膜的开口位置及尺寸与防屈曲钢板上的观测窗口一致；

所述连接螺栓沿厚度方向穿过连接螺栓孔、背侧支撑弹簧以及垫片，将上防屈曲钢板、试样件和下防屈曲钢板连接起来。

2.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述观测窗口为三个，分别位于防屈曲钢板的上、中、下三个部位。

3.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于所述连接螺栓孔为六个，左右两侧各三个。

4.根据权利要求1所述的适用于板状复合材料拉压疲劳损伤演化试验的防屈曲装置，其特征在于耐磨光滑薄膜由特氟龙胶带制成。

5.一种利用权利要求1-4任一项所述防屈曲装置进行拉压疲劳损伤演化试验的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）选取一板状拉压疲劳试验件作为防屈曲装置调试试验件，在该试验件与观测窗口相对应的位置喷涂DIC散斑，以供应变测量；

（2）根据防屈曲钢板的形状及观测窗口的大小及位置，裁剪耐磨光滑薄膜；

（3）在调试试验件与防屈曲钢板接触处粘贴耐磨光滑薄膜；

（4）用两块防屈曲钢板夹持调试试验件，并将连接螺栓穿过连接螺栓孔；

（5）将背侧支撑弹簧以及垫片分别穿在连接螺栓上，然后在连接螺栓上拧紧螺母，初步给予调试试验件较小的夹持力；

（6）将调试试验件连同防屈曲装置一起安装在试验机夹头上；

（7）对数字图像相关应变测试系统进行标定；

（8）通过位移控制对试验件施加准静态压缩载荷，加载同时测量观测窗口位置处调试试验件的纵向应变，当应变发生明显差别时停止加载，并卸载，说明此时出现屈曲；

（9）通过调节连接螺栓的螺母，增加背侧支撑弹簧的压缩变形，以加大夹持力；

（10）重复步骤（8）、步骤（9），逐步调节背侧支撑弹簧的变形量，直至实现在预定压缩疲劳载荷前不会出现材料屈曲，即在预定压缩疲劳载荷之前，观测窗口位置处材料的纵向应变基本保持一致，此时的背侧弹簧的变形量为正式拉压疲劳试验过程中真正需要施加的变形量，并通过螺母在连接螺栓上的位置记录此刻的状态；

（11）取下调试试验件，拆除防屈曲装置，并按照步骤（2）至步骤（5）安装正式拉压疲劳试验件；

（12）根据步骤（7）至（10）中所测得的正式试验所需弹簧变形量调节螺母在连接螺栓上的位置；

（13）安装并连接疲劳引伸计；

（14）将正式拉压疲劳试验件及防屈曲装置一同安装在疲劳试验机夹头内部，夹紧试验机夹块；

（15）为获取疲劳过程中损伤位置，在正式拉压疲劳试验件正面前方架设红外热像仪，测量疲劳试验过程中正式拉压疲劳试验件表面的温度场；

（16）设置预定的拉压疲劳载荷及其他试验参数，启动试验程序及观测程序，开始试验，并同时开启应变测量以及红外热成像仪的温度测量；

（17）为获取被测板状复合材料在拉压疲劳载荷下的损伤演化规律，分别将正式拉压疲劳试验件疲劳加载至不同阶段后停止，取下正式拉压疲劳试验件；

（18）取正式拉压疲劳试验件温度集中区域作为损伤观测区域，通过同步辐射CT检测，获取不同循环周次后材料内部的损伤形式；

（19）通过分析损伤检测结果，获得板状复合材料在拉压疲劳载荷下的疲劳损伤演化规律。