本發(fā)明屬于材料力學(xué)性能測(cè)試與表征技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可調(diào)多適型三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，隨著復(fù)合材料性能的相關(guān)研究不斷取得進(jìn)步，愈來(lái)愈多的復(fù)合材料被運(yùn)用到航空，航天，軍事等領(lǐng)域，材料的研究方法也值得進(jìn)一步改善，以提高研究效率。雖然試驗(yàn)方案不能改變，但是可以通過(guò)改善試驗(yàn)用具來(lái)提高科研效率。因此，改善試驗(yàn)用具成為國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者研究新興復(fù)合材料的必經(jīng)之路。

材料的彎曲性能、層間剪切性能和斷裂韌性ⅱ型性能等都是通過(guò)三點(diǎn)彎曲的試驗(yàn)方式來(lái)測(cè)得的。三點(diǎn)彎曲定義是測(cè)量材料彎曲性能的一種試驗(yàn)方法，國(guó)內(nèi)現(xiàn)對(duì)這類(lèi)試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法是簡(jiǎn)單的將條狀試樣平放于彎曲試驗(yàn)夾具中，形成簡(jiǎn)支梁形式，支撐試樣的兩個(gè)下支撐點(diǎn)間的距離視試樣長(zhǎng)度可調(diào)，而試樣上方只有一個(gè)加載點(diǎn)。

由于不同試驗(yàn)需要的上、下壓頭的半徑不同和兩個(gè)下壓頭之間的距離不同，致使每次都要設(shè)計(jì)不同的夾具增加很多不必要的工作量，經(jīng)濟(jì)成本也提高了很多；夾具壓頭之間調(diào)節(jié)以往都是人為的進(jìn)行手動(dòng)移動(dòng)，很多位置會(huì)有些偏差，增大了試驗(yàn)的誤差。

由于三點(diǎn)彎曲類(lèi)試驗(yàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，很多人進(jìn)行三點(diǎn)彎曲類(lèi)試驗(yàn)時(shí)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)過(guò)于疏忽，致使測(cè)得的試驗(yàn)結(jié)果很不準(zhǔn)確?，F(xiàn)有技術(shù)中的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置包括底座、固定設(shè)置在底座上的用于支撐測(cè)試試驗(yàn)件的二個(gè)支撐座及位于支撐座上方且用于對(duì)試驗(yàn)件產(chǎn)生加載力的壓頭，兩個(gè)支撐座設(shè)置在壓頭的兩側(cè)。試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)件的兩端分別放置在兩支撐座上，壓頭對(duì)試驗(yàn)件向下壓對(duì)試驗(yàn)件產(chǎn)生向下作用力將試驗(yàn)件向下頂彎，進(jìn)行試驗(yàn)件的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。這種夾具往往只能進(jìn)行一種三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，施載壓頭和支撐壓頭無(wú)法保證是豎直的，試驗(yàn)時(shí)支撐壓頭之間的跨距進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，兩壓頭之間距離手動(dòng)調(diào)節(jié)可能不準(zhǔn)確且可能不平行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可調(diào)多適型三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，可以通過(guò)更換壓頭從而適應(yīng)多類(lèi)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，亦可通過(guò)更換上壓頭柱和底座支撐以適應(yīng)不同試驗(yàn)機(jī)壓頭，減少因試驗(yàn)件三點(diǎn)彎曲而影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的弊端，具有穩(wěn)定性高，操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可調(diào)多適型三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置，包括上壓頭、兩個(gè)下壓頭；還包括底座；所述底座上設(shè)有t型槽；t型槽上設(shè)有兩個(gè)t型螺母，所述t型螺母可在t型槽內(nèi)滑動(dòng)；所述t型螺母的頂部和側(cè)面分別設(shè)有螺紋孔；所述下壓頭包括垂直部和水平部；所述垂直部的頂部用于放置試驗(yàn)件；所述水平部上設(shè)有通孔，所述通孔通過(guò)螺栓與t型螺母的頂部螺紋孔連接；所述t型槽內(nèi)還設(shè)有兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓，所述兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓的頭部分別露出于t型槽的兩端外，所述兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓的螺桿分別與兩個(gè)t型螺母的側(cè)面螺紋孔配合；旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓的頭部可調(diào)整下壓頭在t型槽中的位置。

進(jìn)一步的，所述上壓頭包括三角塊和與三角塊底面連接矩形塊；試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的上夾持端夾持矩形塊，三角塊的頂邊與試驗(yàn)件貼合。

進(jìn)一步的，所述底座下方設(shè)有底座支撐，試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的下夾持端夾持底座支撐。

進(jìn)一步的，所述底座上設(shè)有刻度線。

進(jìn)一步的，所述底座兩端分別設(shè)有擋板，擋板上設(shè)有通孔，供細(xì)紋長(zhǎng)螺栓的螺桿通過(guò)，同時(shí)起定位作用，使細(xì)紋長(zhǎng)螺母避免在使用時(shí)從一側(cè)滑出。

進(jìn)一步的，所述底座的兩側(cè)分別設(shè)置與t型槽平行的矩形長(zhǎng)條，兩側(cè)矩形長(zhǎng)條分別與下壓頭的兩側(cè)貼合，用以限制下壓頭移動(dòng)時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果為：

1)因?yàn)閴侯^可以進(jìn)行更換，所以適合多類(lèi)的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，如：彎曲性能試驗(yàn)、短梁層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)、斷裂韌性ⅱ型試驗(yàn)等。

2)通過(guò)旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)下壓頭之間的距離，可以精確調(diào)整下壓頭的位置，而且擰緊螺栓后兩個(gè)下壓頭就不會(huì)再移動(dòng)。

3)底座兩側(cè)設(shè)有矩形長(zhǎng)條，可以防止在旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓來(lái)移動(dòng)下壓頭的過(guò)程中，下壓頭發(fā)生偏斜。

4)上壓頭設(shè)計(jì)成兩側(cè)突出的t形形狀，底座支撐和底座連接在一起也是t形形狀，由于試驗(yàn)機(jī)夾具是標(biāo)準(zhǔn)水平的，將上壓頭和底座支撐抵在試驗(yàn)機(jī)夾具上，保證了上壓頭是豎直向下的，也保證了底座上平面是水平的。

5)減少了制作夾具的重復(fù)性。

附圖說(shuō)明

圖1三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的立體圖；

圖2三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的剖面圖；

圖3三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置上壓頭的立體圖；

圖4三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置底座的立體圖；

圖5三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置下壓頭的立體圖；

圖6三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置上、下?lián)醢宓牧Ⅲw圖；

圖7三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置t形螺母的立體圖；

圖8三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置底座支撐的立體圖；

圖9三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置細(xì)紋長(zhǎng)螺母的立體圖；

圖中：1、上壓頭；1-1、三角塊；1-2、矩形塊；2、下壓頭；2-1、垂直部；2-2、水平部；2-3、通孔；3、底座；4、上擋板；5、下?lián)醢澹?、t型螺母；6-1、頂部螺紋孔；6-2、側(cè)面螺紋孔；7、底座支撐；8、細(xì)紋長(zhǎng)螺栓；9、螺栓；10、六角螺栓；11、t型槽；12、刻度線；13、限位孔；14、矩形長(zhǎng)條。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖1、2所示，本發(fā)明包括上壓頭1、兩個(gè)下壓頭2、底座3；所述底座3上設(shè)有t型槽11；t型槽11上設(shè)有兩個(gè)t型螺母6，所述t型螺母6可在t型槽11內(nèi)滑動(dòng)；所述t型螺母6的頂部和側(cè)面分別設(shè)有頂部螺紋孔6-1、側(cè)面螺紋孔6-2；所述下壓頭2包括垂直部2-1和水平部2-2；所述垂直部2-1的頂部用于放置試驗(yàn)件；所述水平部2-2上設(shè)有通孔2-3，所述通孔2-3通過(guò)螺栓9與t型螺母6的頂部螺紋孔6-1連接；所述t型槽11內(nèi)還設(shè)有兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓8，所述兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓8的頭部分別露出于t型槽11的兩端外，所述兩個(gè)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓8的螺桿分別與兩個(gè)t型螺母6的側(cè)面螺紋孔6-2配合；通過(guò)旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓8的頭部可調(diào)整下壓頭2在t型槽11中的位置。

在底座3左右兩端分別開(kāi)有矩型通槽，用于放置上擋板4和下?lián)醢?。上擋板4和下?lián)醢?的一個(gè)邊上均設(shè)有半圓形缺口，下?lián)醢?的圓弧一側(cè)向上，上擋板4的圓弧一側(cè)向下，依次插入矩形通槽內(nèi)兩個(gè)相對(duì)的半圓形缺口形成限位孔13，供細(xì)紋長(zhǎng)螺栓的螺桿通過(guò)，而細(xì)紋長(zhǎng)螺母8在螺紋末端車(chē)削環(huán)形槽，與上5、下?lián)醢?所組成限位孔定位配合，使細(xì)紋長(zhǎng)螺母8避免在使用時(shí)從一側(cè)滑出。

底座3下方通過(guò)六角螺栓10連接底座支撐7。底座3前后兩側(cè)凸起的矩形長(zhǎng)條14，兩側(cè)矩形長(zhǎng)條14分別于下壓頭2的兩側(cè)貼合，能保證下壓頭2在預(yù)定的軌道上滑動(dòng)，且保持水平。下壓頭2上設(shè)有刻度線12，將試驗(yàn)件放置在下壓頭2上時(shí)，使左右下壓頭2上的試驗(yàn)件對(duì)準(zhǔn)刻度線12上相同的刻度，這樣可以保證試驗(yàn)件放置時(shí)不會(huì)發(fā)生偏斜。

上壓頭1包括三角塊1-1和與三角塊1-1底面連接矩形塊1-2；試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的上夾持端夾持矩形塊1-2，三角塊1-1的頂邊與試驗(yàn)件貼合。由于試驗(yàn)機(jī)夾具是標(biāo)準(zhǔn)水平的，將上壓頭1和底座支撐7抵在試驗(yàn)機(jī)夾具上，保證了上壓頭1是豎直向下的，也保證了底座3上平面是水平的。

因?yàn)橛袝r(shí)候跨距是并不是一個(gè)整數(shù)，而手動(dòng)調(diào)節(jié)一是麻煩，二是不精確，這樣試驗(yàn)誤差就很大，這時(shí)候就需要使用細(xì)紋長(zhǎng)螺栓8，往往轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，下壓頭才移動(dòng)0.2mm左右，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置的工作原理：

在對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行受力測(cè)試前，首先根據(jù)不同試驗(yàn)要求換上所需下壓頭(螺母不擰緊)。左右兩邊轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)紋長(zhǎng)螺母將底座壓頭移動(dòng)到試驗(yàn)所需位置；其次將該三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置上壓頭安裝在試驗(yàn)機(jī)上夾持端上，底座支撐與試驗(yàn)機(jī)的下夾持端相連，把試驗(yàn)件平放在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置下壓頭上，使左右下壓頭上的試驗(yàn)件對(duì)準(zhǔn)刻度線上相同的刻度，完成裝夾。

試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)的上夾持端帶動(dòng)上壓頭向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)電腦終端控制壓頭以一定的速度下壓，對(duì)試驗(yàn)件產(chǎn)生向下的作用力，將試驗(yàn)件向下頂彎，進(jìn)行試驗(yàn)件的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)件在彎曲過(guò)程中，試驗(yàn)件與下壓頭兩端接觸，受到向上的支撐力，由于上壓頭速度較低且試驗(yàn)件對(duì)稱，壓力緩慢增加，試驗(yàn)件一般不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)現(xiàn)象，最終完成正確的三點(diǎn)彎曲狀態(tài)。

試驗(yàn)過(guò)程的描述：取纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料斷裂韌性ⅱ型試驗(yàn)進(jìn)行敘述；

試驗(yàn)件準(zhǔn)備：纖維樹(shù)脂基復(fù)合材料矩形板單向鋪層數(shù)為24層，尺寸為140mm*25mm*3mm一塊，在試驗(yàn)件一端12-13層之間預(yù)制一個(gè)厚度不大于0.05mm且長(zhǎng)度為40mm平整裂紋。

試驗(yàn)件安裝：先通過(guò)旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺母來(lái)調(diào)整三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置兩個(gè)下壓頭的跨距為70mm(夾具表面上有刻度尺)，左側(cè)下壓頭與試驗(yàn)件的接觸點(diǎn)到試驗(yàn)件預(yù)制裂紋根部的距離大于等于25mm，試驗(yàn)件在兩個(gè)下壓頭上的刻度線上的位置一樣，開(kāi)啟試驗(yàn)機(jī)使試驗(yàn)件預(yù)制裂紋擴(kuò)展5mm左右后，停止加載，取下試驗(yàn)件，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)細(xì)紋長(zhǎng)螺栓使兩個(gè)下壓頭之間的跨距為100mm，左側(cè)下壓頭與試驗(yàn)件的接觸點(diǎn)到試驗(yàn)件預(yù)制裂紋根部的距離大于等于25mm。

試驗(yàn)件測(cè)試：?jiǎn)?dòng)試驗(yàn)機(jī)，保持壓頭以試驗(yàn)要求速度加載，當(dāng)試驗(yàn)件發(fā)生失效時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，觀察載荷-加載點(diǎn)撓度曲線。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。