CN204374009U - 一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、结构胶、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器。将横向各向同性材料加工成薄壁管试件，轴向为方向Ⅰ，横截面内为相互垂直的方向(横向)Ⅱ、Ⅲ且材料力学属性相同。转动内管和固定外管分别粘接在试件内、外壁上，外管固定而对内管施加扭转力矩，使试件仅在薄壁环形横截面内产生剪切力。通过外管的扭矩、内管的扭转角和外壁面积，可获得试件在方向(横向)Ⅱ、Ⅲ的剪应力-应变曲线，从而得到试件横向各向同性方向的剪切模量、剪切强度等。本实用新型巧妙的利用薄壁管内、外壁相对扭转，使剪切力仅产生在材料横向各向同性方向，参数测量直观方便，试验数据准确。

Description

一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种剪切性能测量装置，尤其是一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置。

背景技术

横向各向同性材料在垂直于轴线的任何方向(即横向)上弹性力学性质相同，包括某些泡沫材料、蜂窝结构材料、复合材料等。横向剪切性能是衡量横向各向同性材料的重要参数。目前的测量方法较少，主要是因为加载装置难以实现，例如材料仅仅在横向方向受力，材料在测量横截面上受力均匀等。因此，简单而准确的横向各向同性材料剪切性能测量装置亟待开发。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，它巧妙的利用特殊取样的试件，通过利用薄壁管状试件内、外壁相对扭转，使剪切应力仅产生在测试材料的横向各向同性方向，试验参数测量直观方便，试验数据准确。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器，其特征在于，所述薄壁管状试件由待测横向各向同性材料加工而成；

所述转动内管外壁和固定外管内壁分别与所述薄壁管状试件的内、外壁用结构胶粘连，所述转动内管上端与上连接盘螺栓连接，所述上连接盘与法兰盘螺栓连接，所述上法兰盘连接扭转力矩施加装置和扭转角测量装置，所述固定外管下端与下定位环螺栓连接，所述下定位环与下连接盘螺栓连接， 将下连接盘固定并设置扭矩传感器。

优选地，所述固定外管由两个半圆形套筒构成，其内壁与薄壁管状试件用粘合剂粘连，其两端用螺栓与定位环固定连接，将两瓣套筒闭合后形成圆管。

优选地，所述上、下定位环的内、外径分别与内管外径和外管内径相同，所述上、下定位环位于转动内管和固定外管之间，所述转动内管、薄壁管状试件、固定外管三者的轴线位于同一直线上。

本实用新型的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，试验时，在法兰盘施加扭转力，使上连接盘和内管带动薄壁管试件内壁扭转，测量法兰盘扭转角；同时，外管固定在下连接盘上，使薄壁管状试件外壁保持静止，测量下连接盘所受扭矩。这样，使试件的内、外壁相对扭转，仅在试件的薄壁环形横截面上内产生剪切应力。通过测量扭转角度、扭矩和试件外壁表面积，可得到薄壁管状试件的横向各向同性方向剪切应力-应变曲线，并计算出横向剪切模量和剪切强度。

相对于现有技术，本实用新型的优点在于，它巧妙的利用特殊取样的薄壁管状试件，通过薄壁管内、外壁相对扭转，使剪切应力仅产生在测试材料的横向各向同性方向，参数测量直观方便，试验数据准确。

附图说明

图1为本实用新型的横向各向同性材料剪切性能测试装置示意图，其中，(A)为整体图，(B)为关键截面***图；

图2为装置整体装配透视图；

图3为材料坐标及取样示意图；

图4为薄壁管试件环形横截面剪切受力示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1～2所示，本实用新型的测量横向各向同性材料剪切性能的装置， 包括薄壁管状试件1、固定外管2、转动内管3、结构胶4、下定位环5、下连接盘6、扭矩传感器7、上定位环8、上连接盘9、法兰盘10。

参照图3，将横向各向同性材料加工成薄壁管状试件，其中轴向为方向Ⅰ，横截面内为相互垂直的方向(横向)Ⅱ、Ⅲ。具体为：先沿材料方向Ⅰ钻孔并去掉孔芯，得到试件的圆柱形内壁；再削去外部多余材料，得到同轴圆柱形外壁。

参照图1和图2，用结构胶4将薄壁管状试件1的内壁与转动内管3外壁粘连，薄壁管状试件1外壁与固定外管2的两半圆形套筒内壁粘连；将上定位环8穿过转动内管3，嵌入固定外管2上端，并用螺栓将上定位环8与固定外管2上端固定连接；将下定位环5嵌入固定外管2下端，两者用螺栓固定连接；将下定位环5与下连接盘6用螺栓连接，下连接盘6固定并设置扭矩传感器7；将转动内管3上端与上连接盘9用螺栓连接，上连接盘9与法兰盘10用螺栓连接。

在使用本实用新型的测量横向各向同性材料剪切性能的装置时，参照图1，对法兰盘10施加扭转力，使上连接盘9和转动内管3带动薄壁管状试件1内壁扭转，测量法兰盘10扭转角；同时，固定外管2固定在下连接盘6上，使薄壁管状试件1外壁保持静止，测量下连接盘6所受扭矩。这样，如图4所示，试件的内、外壁发生相对扭转，仅在试件的环形横截面上内产生剪切应力。通过测量固定外管2的扭矩、转动内管3的扭转角和外壁面积，可得到薄壁管试件1的横向各向同性方向剪切应力-应变曲线，并由此计算出横向剪切模量和剪切强度。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (3)

1.一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置，包括薄壁管状试件、固定外管、转动内管、上定位环、下定位环、上连接盘、下连接盘、法兰盘和扭矩传感器，其特征在于，所述薄壁管状试件由待测横向各向同性材料加工而成；

所述转动内管外壁和固定外管内壁分别与所述薄壁管状试件的内、外壁用结构胶粘连，所述转动内管上端与上连接盘螺栓连接，所述上连接盘与法兰盘螺栓连接，所述法兰盘连接扭转力矩施加装置和扭转角测量装置，所述固定外管下端与下定位环螺栓连接，所述下定位环与下连接盘螺栓连接，将下连接盘固定并设置扭矩传感器。

2.根据权利要求1所述的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，其特征在于，所述固定外管由两个半圆形套筒构成，其内壁与薄壁管状试件用粘合剂粘连，其两端用螺栓与定位环固定连接，将两瓣套筒闭合后形成圆管。

3.根据权利要求1所述的测量横向各向同性材料剪切性能的装置，其特征在于，所述上、下定位环的内、外径分别与内管外径和外管内径相同，所述上、下定位环位于转动内管和固定外管之间，所述转动内管、薄壁管状试件、固定外管三者的轴线位于同一直线上。