碳纤维单向板压缩模量检测夹具及方法与流程

本发明涉及纤维增强复合材料检测，具体涉及一种碳纤维单向板压缩模量检测夹具及方法。

背景技术：

1、碳纤维是一种高比强度比模量轻质材料，在航空、航天、船舶等产品上应用较为广泛。碳纤维单项板是采用树脂基体与单向的碳纤维复合固化成型的平板试样。碳纤维在复合材料中发挥的力学性能可采用单向板压缩模量来表征。碳纤维单向板的压缩弹性模量指的是对单向板施加一个轴向压缩力，单向板会发生形状的变化，压缩弹性模量反映材料抵抗压缩弹性变形能力的指标。

2、目前碳纤维压缩模量相关检测方法采用的模具复杂，且适用的试样局限，对试样制作精度极高，试样正常形变等影响检测精度低，检测效率低，不能更好的服务于批量化产品生产过程中材料质量一致性检测。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种碳纤维单向板压缩模量检测夹具及方法，提高碳纤维单向板压缩模量检测精度、稳定性和检测效率，能够较好的满足碳纤维单向板弹性模量的测量要求。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明提供一种碳纤维单向板压缩模量检测夹具，包括对称布置的结构相同的上夹具和下夹具；

3、所述上夹具包括上压块和上夹紧块，所述上压块沿轴线开设与上夹紧块配合的上压紧孔，所述上夹紧块包括第一上夹紧块和第二上夹紧块，所述第一上夹紧块和第二上夹紧块用于夹紧试样的第一端，所述上夹紧块自上压紧孔的下端插入上压紧孔中，使得上夹具被逐渐挤压的过程中，第一上夹紧块和第二上夹紧块逐渐夹紧试样；

4、所述下夹具包括下压块和下夹紧块，所述下压块沿轴线开设与下夹紧块配合的下压紧孔，所述下夹紧块包括第一下夹紧块和第二下夹紧块，所述第一下夹紧块和第二下夹紧块用于夹紧试样的第二端，所述下夹紧块自下压紧孔的上端插入下压紧孔中，使得下夹具被逐渐挤压的过程中，第一下夹紧块和第二下夹紧块逐渐夹紧试样。

5、进一步地，所述上压紧孔的下端开口，所述上压紧孔的宽度自下端向上逐渐减小，所述第一上夹紧块和第二上夹紧块的宽度自下端向上逐渐减小，所述下压紧孔的上端开口，所述下压紧孔的宽度自上端向下逐渐减小，所述第一下夹紧块和第二下夹紧块的宽度自上端向下逐渐减小。

6、进一步地，所述第一上夹紧块和第二上夹紧块相对的端面均开设夹紧槽，所述夹紧槽用于夹紧试样，所述夹紧槽内设置尖状的凸起，所述凸起用于防止试样滑移。

7、进一步地，所述上夹具和下夹具之间设置有垫环，所述垫环用于支撑上夹具。

8、进一步地，所述第一上夹紧块与第二上夹紧块相对的端面上设置第一限位槽和第一限位凸台，所述第二上夹紧块与第一上夹紧块相对的端面上设置第二限位槽和第二限位凸台，所述第一限位槽与第二限位凸台相配合，所述第二限位槽与第一限位凸台相配合。

9、进一步地，包括压环和顶杆，所述压环的高度大于上夹紧块伸出上压块的长度，所述顶杆用于伸入上压紧孔或下压紧孔中并与压环相配合将上夹紧块或下夹紧块顶出。

10、第二方面，本发明提供一种碳纤维单向板压缩模量检测方法，包括：

11、s1、制作试样；

12、s2、将下夹具放置在施压装置的下压头上并将下夹具夹住试样一端，在下夹具顶端放置垫环，将上夹具夹住试样另一端并放置在垫环上；

13、s3、取出垫环，将试样粘贴应变片并连接应变检测系统；

14、s4、移动施压装置的上压头使得上压头与下夹具接触，开启施压装置，直至试样破坏；

15、s5、根据应变片检测的数据计算试样的压缩模量。

16、进一步地，步骤s1包括：将试样两个相对的表面粘接连接片，连接片布置在靠近试样两端的位置，夹紧槽内尖状的凸起可插入连接片中。

17、进一步地，步骤s2包括：将下压块放置在施压装置的下压头上，将试样的一端置于第一下夹紧块的夹紧槽内，将第二下夹紧块与第一下夹紧块装配，使得下夹紧块的上端面与连接片的端面平齐，将下夹紧块放入下压紧孔内；在下夹紧块的上端面放置垫环，在垫环上安装第一上夹紧块和第二上夹紧块，将试样的另一端夹住，使得上夹紧块的下端面与连接片的端面平齐，在上夹紧块上放置上压块。

18、进一步地，包括步骤s6：将上夹具取下，将顶杆插入上夹具或下夹具的上压紧孔或下压紧孔内，利用上压头和下压头配合压环将上夹紧块和下夹紧块顶出。

19、本发明的有益效果为：

20、1、本发明通过对称布置的上夹具和下夹具对试样的两端进行夹持，随着施压装置挤压上夹具和下夹具的过程中，上夹紧块和下夹紧块逐渐夹紧试样的两端，可防止试样滑动，保证检测结果的准确性。

21、2、本发明通过将上压紧孔、下压紧孔、上夹紧块、下夹紧块设置为变截面结构，使得上夹紧块或下夹紧块压入上压紧孔或下压紧孔的过程中会越压越紧，保证了上夹紧块和下夹紧块对试样的固定效果。

22、3、本发明通过在上夹紧块和下夹紧块的夹紧槽中设置尖状的凸起，使得凸起能够插入试样中，进一步防止试样滑移。

23、4、本发明通过设置垫环，使得上夹具能够在垫环上夹紧试样的上端，保证上夹具和下夹具的平行度，保证上夹具的装配位置准确，避免安装上夹具的过程中上夹具滑移至试样中心的检测部位。

24、5、本发明通过在上夹紧块和下夹紧块上设置限位槽、限位凸台，使得第一上夹紧块和第二上夹紧块之间以及第二上夹紧块和第二上夹紧块之间平齐安装。

25、6、本发明通过设置压环和顶杆，便于取出夹紧块。

技术特征：

1.一种碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：包括对称布置的上夹具(1)和下夹具(2)；

2.根据权利要求1所述的碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：所述上压紧孔(4)的下端开口，所述上压紧孔(4)的宽度自下端向上逐渐减小，所述第一上夹紧块(6)和第二上夹紧块(7)的宽度自下端向上逐渐减小，所述下压紧孔(9)的上端开口，所述下压紧孔(9)的宽度自上端向下逐渐减小，所述第一下夹紧块(11)和第二下夹紧块(12)的宽度自上端向下逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：所述第一上夹紧块(6)和第二上夹紧块(7)相对的端面均开设夹紧槽(13)，所述夹紧槽(13)用于夹紧试样，所述夹紧槽(13)内设置尖状的凸起(14)，所述凸起(14)用于防止试样滑移。

4.根据权利要求1所述的碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：所述上夹具(1)和下夹具(2)之间设置有垫环(15)，所述垫环(15)用于支撑上夹具(1)。

5.根据权利要求1所述的碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：所述第一上夹紧块(6)与第二上夹紧块(7)相对的端面上设置第一限位槽(16)和第一限位凸台(17)，所述第二上夹紧块(7)与第一上夹紧块(6)相对的端面上设置第二限位槽(18)和第二限位凸台(19)，所述第一限位槽(16)与第二限位凸台(19)相配合，所述第二限位槽(18)与第一限位凸台(17)相配合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的碳纤维单向板压缩模量检测夹具，其特征在于：包括压环(20)和顶杆(21)，所述压环(20)的高度大于上夹紧块(5)伸出上压块(3)的长度，所述顶杆(21)用于伸入上压紧孔(4)或下压紧孔(9)中并与压环(20)相配合将上夹紧块(5)或下夹紧块(10)顶出。

7.一种碳纤维单向板压缩模量检测方法，其特征在于：包括：

8.根据权利要求7所述的碳纤维单向板压缩模量检测方法，其特征在于：步骤s1包括：将试样两个相对的表面粘接连接片(25)，连接片(25)布置在靠近试样两端的位置，夹紧槽(13)内尖状的凸起(14)可插入连接片(25)中。

9.根据权利要求8所述的碳纤维单向板压缩模量检测方法，其特征在于：步骤s2包括：将下压块(8)放置在施压装置的下压头(23)上，将试样的一端置于第一下夹紧块(11)的夹紧槽(13)内，将第二下夹紧块(12)与第一下夹紧块(11)装配，使得下夹紧块(10)的上端面与连接片(25)的端面平齐，将下夹紧块(10)放入下压紧孔(9)内；在下夹紧块(10)的上端面放置垫环(15)，在垫环(15)上安装第一上夹紧块(6)和第二上夹紧块(7)，将试样的另一端夹住，使得上夹紧块(5)的下端面与连接片(25)的端面平齐，在上夹紧块(5)上放置上压块(3)。

10.根据权利要求7所述的碳纤维单向板压缩模量检测方法，其特征在于：包括步骤s6：将上夹具(1)取下，将顶杆(21)插入上夹具(1)或下夹具(2)的上压紧孔(4)或下压紧孔(9)内，利用上压头(22)和下压头(23)配合压环(20)将上夹紧块(5)和下夹紧块(10)顶出。

技术总结
本发明提供一种碳纤维单向板压缩模量检测夹具及方法，碳纤维单向板压缩模量检测夹具，包括对称布置的结构相同的上夹具和下夹具；所述上夹具包括上压块和上夹紧块，所述上压块沿轴线开设与上夹紧块配合的上压紧孔，所述下夹具包括下压块和下夹紧块，所述下压块沿轴线开设与下夹紧块配合的下压紧孔，所述上夹紧块和下夹紧块被逐渐挤压的过程中会逐渐夹紧试样，避免试样滑移。本发明通过对称布置的上夹具和下夹具对试样的两端进行夹持，随着施压装置挤压上夹具和下夹具的过程中，上夹紧块和下夹紧块逐渐夹紧试样的两端，可防止试样滑动，保证检测结果的准确性。

技术研发人员：贾曼莉,刘进,郑娅莉,樊春燕,王瑾
受保护的技术使用者：湖北三江航天江北机械工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5