一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具的制作方法

1.本实用新型涉及复合材料面内联合加载压缩试验领域，具体的涉及一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具。


背景技术：

2.随着科技的发展，复合材料层合板以其重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性等优点，在现有的工业设计中得到了大量应用。由于制造缺陷或者使用过程中外来物的冲击，复合材料层合板内部会出现分层损伤，严重降低复合材料层合板的承载能力。对含分层损伤的复合材料层合板进行压缩试验，可以获得复合材料层合板的剩余压缩强度等力学性能，是验证复合材料是否安全可靠的必须手段。
3.在对复合材料面内联合加载压缩试验过程中，往往使用万能试验机标配压盘配合面内联合加载压缩工装进行。压盘多采用插销式或螺纹刚性接入设备，采用此种压盘方式，往往忽略了同轴度对复合材料强度、模量有着重要的影响这一指标，压缩过程因压盘与联合加载压缩工装对中不一致，导致压盘与试验工装装配接触匹配不良，引起试验加载过程中试样两侧受力不均，试验过程弯曲百分比高，失效模式不理想，压缩强度、压缩弹性模量等试验数据比较分散，无法表征出复合材料真实的压缩性能。
4.加装试样过程中，试验人员往往依靠目视观察来安装试样，容易出现试样装夹偏斜，弯曲百分比不理想，导致反复装夹调整，工作效率低且容易造成试验数据无效或不准确，且光滑的夹具体的夹面容易造成试样侧滑，容易出现夹持力不足导致试验过程打滑导致试验无效。
5.因此，基于以上存在的试样在装配过程中准确性差，稳定性不足的问题，本领域技术人员亟需一种能够提高试样装配过程中保证试样装配稳定性，提升装配效率，提高试验数据准确性的夹具装置。


技术实现要素：

6.针对以上存在的问题，本实用新型的目的在于：提供一种在实验过程中压盘能够自动对中，准确快速夹装且对中准确，夹持住试样材料后夹持效果稳定的用于联合加载式面内压缩实验的夹具。
7.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，包括安装在压缩试验主机上的底座，所述底座包括相互平行设置的上底座和下底座，所述上底座与下底座之间设置有用于夹装试样的夹具体，所述上底座包括用于调整夹具体与压缩试验主机相对位置的自对中结构，所述自对中结构包括与压缩主机安装上底座处连接的阀座体，所述阀座体的下表面中间位置设置有向外凸起的球形体，安装在阀座体下方的压板体，所述压板体的上表面中间位置设置有向内凹陷的球形槽，所述压板体的下表面设置有压板u型槽，所述下底座的上表面设置有底座u型槽，所述夹具体滑动安装在压板u型槽与底座u型槽内。
8.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述自对中结构还包括用于连接阀座体与压板体的固定器，所述固定器包括安装在阀座体上的阀座螺栓，安装在压板体上的压板螺栓，以及用于连接阀座螺栓与压板螺栓的连接弹簧，所述固定器设置设置不少于三组，所述固定器在上底座上均匀分布。
9.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述夹具体包括安装在压板u型槽内的夹具上体，安装在底座u型槽内的夹具下体，所述夹具上体与夹具下体直接设置有夹具导轨。
10.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述夹具上体包括左夹具上体和右夹具上体，所述左夹具上体和右夹具上体之间设置有上夹具螺栓，所述夹具下体包括左夹具下体和右夹具下体，所述左夹具下体和右夹具下体之间设置有下夹具螺栓，所述夹具导轨包括左导轨和右导轨，所述左夹具上体和左夹具下体上设置有用于滑动套接左导轨的左导轨孔，所述右夹具上体和右夹具下体上设置有用于滑动套接右导轨的右导轨孔。
11.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述夹具体还包括用于限定试样在夹具体中位置的定位规。
12.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述定位规包括与夹具体平行设置的安装板，与安装板垂直的定位板，所述定位板上设置有若干向安装板处凹陷的定位板u型槽，所述定位板u型槽从夹具体侧面卡套在上夹具螺栓和下夹具螺栓处。
13.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述安装板上设置有磁体槽，所述磁体槽内设置有用于安装板吸附在夹具体上的磁体。
14.上述的具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，所述左夹具上体和右夹具上体之间的接触面设置有上防滑层，左夹具下体和右夹具下体之间的接触面设置有下防滑层，所述上防滑层和下防滑层使用金刚石喷涂面，所述金刚石喷涂面的金刚石颗粒含量为80-240目。
15.本实用新型一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具的有益效果是：通过使用设置在上底座上的自对中结构，能够在进行压缩试验过程中调整夹具的对中度，避免对中度不好造成数据分散性大的问题；通过使用带有球形体的阀座体和带有球形槽的压板体的配合，在进行压缩试验时，球形体在球形槽内自由变向活动，从而调整夹具体的受力方向，确保自对中结构完成对夹具体的调整；通过使用弹簧以及安装在阀座体上的阀座螺栓和压板体上的压板螺栓组成的固定器，能够确保球形体和球形槽在相互配合调整的过程中，既能连接在一起，又能相对进行自由活动，通过使用阀座体、球形体、压板体、球形槽、固定器组成的上底座，在压板体的内侧面设置压板u型槽，能够自由在上底座上安装夹具体的同时，采用上球形压紧设计，通过阀座体自重(上底座自重)以及连接弹簧，实现试验过程中压盘的自动对中；通过使用四个部分拼接成的夹具体，左右相对应的夹具体使用上下夹具螺栓固定，上下相对应的夹具体使用夹具导轨限定位置，从而限定左夹具上体、右夹具上体、左夹具下体、右夹具下体之间的位置，确保夹具上体与夹具下体之间的位置关系；通过使用定位规，在左右两侧夹具夹紧试样时，能够快速定位并夹装试样，通过设置在定位规定位板上的定位板u型槽，能够确保定位规在使用过程中没有上下夹具螺栓的阻挡，顺利安装到左右两侧的夹具中，通过使用设置在定位板上的磁体，便于定位板安装在夹具体上；通过在夹具体的相互接触面即夹持面设置防滑层，能够增大摩擦力，可以防止试样打滑。
附图说明
16.图1为本实用新型整体结构立体示意图；
17.图2为本实用新型整体结构爆炸示意图；
18.图3为本实用新型平面结构示意图；
19.图4为本实用新型定位规结构示意图；
20.图5为本实用新型定位规安装结构示意图。
21.上底座10，上接柱101，上接柱孔102，下底座20，下接柱201，下接柱孔202，底座u型槽203，阀座体30，压板体301，球形体302，球形槽303，压板u型槽304，阀座螺栓305，压板螺栓306，连接弹簧307，夹具体40，夹具上体401，夹具下体402，夹具导轨403，左夹具上体404，右夹具上体405，上夹具螺栓406，左夹具下体407，右夹具下体408，下夹具螺栓409，左导轨孔410，右导轨孔411，圆柱形导杆412，导杆帽413，帽槽414，上夹具导向杆415，下夹具导向杆416，定位规50，安装板501，定位板502，定位板u型槽503，磁体槽504，磁体505，试样60。
具体实施方式
22.为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式及附图对本实用新型的技术方案进行说明。
23.复合材料因其重量轻、比强度高、比刚度高、可设计性等优点，越来越多的在工业设计中进行应用，目前实验室通常使用万能试验机对复合材料进行面内联合加载压缩试验，万能试验机的标配压盘通常采用直接使用插销式或螺纹刚性接入设备，安装用于夹装试样夹具，使用刚性连接方式，往往忽略了试验过程中同轴度对复合材料强度、模量的重要影响，在压缩过程因压盘与联合加载压缩工装的对中不一致，导致压盘与试验工装装配接触匹配不良，引起试验加载过程中试样两侧受力不均，试验过程弯曲百分比高，失效模式不理想，压缩强度、压缩弹性模量等试验数据比较分散，无法表征出复合材料真实的压缩性能。
24.如图1-5所示，一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，对现有的面内压缩试验工装及其装配进行改进，采用上球形压盘设计，通过上压盘自重(球面压板自重)以及连接弹簧，实现试验过程中压盘的自动对中，保证试样装配稳定性，提升装配效率，提高试验数据准确性。
25.一种具有自对中结构的联合加载式面内压缩夹具，包括安装在压缩试验主机上的底座，底座包括相互平行设置的上底座10和下底座20，上底座的顶部设置有与压缩实验主机连接的上接柱101，上接柱上开设有与压缩试验主机连接的上接柱孔102，下底座下方设置有压缩实验主机连接的下接柱201，下接柱上开设有与压缩试验主机连接的下接柱孔202，下底座的上表面设置有底座u型槽203，上接柱孔与下接柱孔使用接柱螺栓固定在压缩试验主机上，下接柱与试验机固定端连接，上接柱与试验机移动横梁连接。压缩试验主机与上底座和下底座的连接方式为现有技术，在此不进行赘述。
26.上底座包括用于调整夹具体与压缩试验主机相对位置的自对中结构，自对中结构包括与压缩主机安装上底座处连接的阀座体30，在阀座体下方的压板体301，上接柱安装在阀座体的上表面的中间位置，阀座体的下表面中间位置设置有向外凸起的球形体302，压板体的上表面中间位置设置有向内凹陷的球形槽303，球形体安装在球形槽内，压板体的下表
面设置有压板u型槽304，在阀座体和压板体的外侧边缘处，设置于用于连接阀座体和压板体的固定器，固定器包括安装在阀座体上的阀座螺栓305，安装在压板体上的压板螺栓306，以及用于连接阀座螺栓与压板螺栓的连接弹簧307，固定器设置设置不少于三组，固定器在上底座上均匀分布，固定器根据实际需要，呈正变形在上底座的外边缘设置3组、4组、5组、6组以及更多。在上底座边缘呈正变形设置的固定器，能够确保阀座体和压板体之间的受力均匀，防止发生偏移的情况。
27.在底座u型槽和压板u型槽之间设置有用于夹装试样的夹具体40，夹具体滑动安装在压板u型槽与底座u型槽内，夹具体包括安装在压板u型槽内的夹具上体401，安装在底座u型槽内的夹具下体402，夹具上体与夹具下体直接设置有夹具导轨403。底座u型槽和压板u型槽用于定位夹具体的位置。
28.夹具上体包括左夹具上体404和右夹具上体405，左夹具上体和右夹具上体上设置有夹具上孔，夹具上孔内设置有用于固定夹具上体的上夹具螺栓406，拧动上夹具螺栓，使夹具上体夹持住左夹具上体和右夹具上体之间的试样60；夹具下体包括左夹具下体407和右夹具下体408，左夹具下体和右夹具下体上设置有夹具下孔，夹具下孔内设置有用于固定夹具下体的下夹具螺栓409，拧动下夹具螺栓，使夹具下体夹持住左夹具下体和右夹具下体之间的试样；上夹具螺栓和下夹具螺栓与夹具上孔和夹具下孔配合，具有导向作用，能够确保左右两侧的夹块在同轴上运动，发挥夹持作用。
29.夹具导轨包括左导轨和右导轨，左夹具上体和左夹具下体上设置有用于滑动套接左导轨的左导轨孔410，右夹具上体和右夹具下体上设置有用于滑动套接右导轨的右导轨孔411。左导轨和右导轨使用同样的棒状结构，包括一根圆柱形导杆412，以及在导杆的一端设置的导杆帽413，导杆帽的直径大于导杆的直径，在左夹具下体的左导轨孔和右夹具下体的右导轨孔的下方，设置有用于安装导杆帽的帽槽414，帽槽的直径与导杆帽的直径相同，左导轨孔和右导轨孔的直径与导杆的直径相同，使用帽槽和导杆帽的结构能够在固定导杆的同时，确保夹具体的下表面处于一个相对平整的平面上，便于夹具体的下表面安装在底座u型槽上。
30.进一步，为了提高左夹具上体和右夹具上体之间安装的准确性，左夹具下体和右夹具下体之间安装的准确性，在左夹具上体和右夹具上体上开设有水平位置的上夹具导向槽，在上夹具导向槽内设置有限定左夹具上体和右夹具上体水平移动位置的上夹具导向杆415，在左夹具下体和右夹具下体上开设有水平位置的下夹具导向槽，在下夹具导向槽内设置有限定左夹具下体和右夹具下体水平移动位置的下夹具导向杆416。上夹具导向杆和下夹具导向杆个设置不少于两根，两根上夹具导向杆和下夹具导向杆分别在夹具上体和夹具下体的对角位置设置。
31.进一步，为了准确对试样进行夹装，夹具体还包括用于限定试样在夹具体中位置的定位规50，定位规包括与夹具体平行设置的安装板501，与安装板垂直的定位板502，为防止定位板向夹具体夹装位置伸入时，上夹具螺栓和下夹具螺栓阻挡定位板，定位板上设置有若干向安装板处凹陷的定位板u型槽503，定位板u型槽从夹具体侧面卡套在上夹具螺栓和下夹具螺栓处。定位板的长短根据试验过程中的实际需求进行确定，最远端的设置，可以伸入到夹具体的中心线位置，试样与定位板的边缘触碰。定位板的厚度小于试样的厚度。
32.进一步，为了便于定位规安装在夹具体上，安装板上设置有磁体槽504，磁体槽内
设置有用于安装板吸附在夹具体上的磁体505，为了便于定位规适应不同宽度的试样，磁体可以设置有不同的厚度，根据试样的宽度，选择磁体的厚度安装在磁体槽中。
33.试样在向夹具中进行夹装时，实验人员一般通过扭力扳手施加加持力，测定强复合材料的压缩强度时，容易出现夹持力不足导致试验过程打滑导致试验无效，或者夹持面采用常规的锯齿形容易夹损试验导致断于夹持端，试验无效。
34.进一步，为了提高夹具体的夹持面的夹持稳定性，在左夹具上体和右夹具上体之间的接触面设置有上防滑层，左夹具下体和右夹具下体之间的接触面设置有下防滑层，上防滑层和下防滑层使用金刚石喷涂面，金刚石喷涂面的金刚石颗粒含量为80-240目，增大摩擦力，可以防止试样打滑。同理，上防滑层和下防滑层也可以使用碳化钨等同等工艺处理，达到既不损伤试样表面，也可防止试样打滑的目的。
35.具体的，将左夹具下体和右夹具下体平放在平台上，将左导向轨和右导向轨分别放在左夹具下体和右夹具下体的左导轨孔和右导轨孔内，导杆帽放在帽槽内，导向轨竖直向上。将定位规放置在左夹具下体和右夹具下体之间，试样紧靠定位规。手动锁紧下夹具螺栓，以固定试样。确认试样端部与左夹具下体和右夹具下体与底座u型槽接触面是否处在同一平面，并使用扭矩扳手拧紧下夹具螺栓至规定扭矩值。将左夹具上体和右夹具上体顶面朝下放置在平板上，已固定好试样和夹具下体沿着导向轴方向插入夹具上体中，手动锁紧上夹具螺栓，确保试样上端面与夹具上体的端面处以同一平面。并使用扭矩扳手拧紧上夹具螺栓至规定扭矩值。将上、下底座分别与试验机连接并固定，将装夹好试样的夹具体放置在底座u型凹槽内，调整位置使其居中。调整试验机横梁位置，使压板u型槽刚好接触上加载块表面，进行面内压缩试验。此面内压缩工装采用联合加载方式，将压缩载荷通过剪切方式(夹块夹持)和端部方式(试样端部受力)共同作用传递至试样工作段。
36.上述实施例只是为了说明本实用新型的结构构思和特点，其目的在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡是根据本

技术实现要素：
的实质所做出的等效变化或修饰，都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。