CN204374009U - 一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置 - Google Patents
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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
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。
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CN201420773397.3U CN204374009U (zh) | 2014-12-10 | 2014-12-10 | 一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104483206A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种测量横向各向同性材料剪切性能的装置与方法 |
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2014
- 2014-12-10 CN CN201420773397.3U patent/CN204374009U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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