一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法及装置

【技术领域】

本发明涉及材料性能测试技术领域，尤其涉及一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法及装置。

【背景技术】

复合材料具有比强度高和比刚度高的优点，具有可设计性强、疲劳性能好的特点。其弯曲性能也是也是复合材料设计使用过程中需要重点考虑的性能。但目前现有的复合材料三点/四点弯曲静力试验夹具缺乏加载方向的法向和沿试件长度方向的边界约束，且无法对不同尺寸试件进行约束，疲劳动态加载过程中试验件会发生面外和横向的滑移，导致试验件加载位置发生变动，试验结果准确性无法保证。

现有技术复合材料试验中，夹层结构三点/四点弯曲疲劳试验夹具多采用静力试验试验夹具进行；对于有特殊需求的三点/四点弯曲疲劳试验采用制作特殊夹具进行试验，也无法保证试验结果准确性。

因此，有必要研究一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法及装置来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法及装置，通过上下支撑辊前后的侧挡板可约束三点/四点弯曲疲劳试验过程中试验件加载方向的法向偏移；通过横向挡板可约束加载过程中试验件沿长度方向的横向偏移；通过更换下支撑块可实现大变形试验件的加载；该测试装置可安装挠度计测量试验件弯曲变形。

一方面，本发明提供一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)、根据试验件变形情况选取不同高度的下支撑块并安装在下支撑底座上；

步骤2)、根据试验要求调整下支撑底座的间距，调整完成后固定底座；

步骤3)、根据试验要求调整上加载座的间距，调整完成后固定上加载底座；

步骤4)、根据调整好的上下支撑座位置放置试验件；

步骤5)、根据试验件宽度选取对应的侧挡板，安装侧挡板；

步骤6)、放置试验件，保证试验件轴线与夹具轴线重合；

步骤7)、安装横向挡板，并且根据试验件高度调整侧挡板高度。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试装置，所述装置包括：

上加载辊，用于约束试验件在加载方向上，竖直向上的法向偏移；

下支撑辊，用于约束试验件在加载方向上，竖直向下的法向偏移；

横向挡板，用于约束试验件沿长度方向的横向偏移；

侧挡板，用于约束试验件沿宽度方向的纵向偏移，同时固定上加载辊和下支撑辊；

下支撑底座，用于支撑下支撑辊；

下支撑块，设置在下支撑底座和下支撑辊之间，通过更换下支撑块的大小，改变下支撑辊与上加载辊之间的距离；

下底板，所述下底板用于支撑下支撑底座和横向挡板；

位移计,所述位移计固定连接在下底板上，用于测量试验件弯曲变形。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述下支撑底座至少为2个，所述下支撑底座设置在位移计两侧，所述下支撑底座通过T型螺母固定在下底板上。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，每个所述下支撑底座均设有一容置空间，所述下支撑块设置在容置空间内，所述下支撑块通过侧挡板固定连接下支撑辊。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装置还包括上加载底座，所述上加载底座用于固定上加载辊，所述上加载底座固定连接在上加载辊上方。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述装置还包括上底板，所述上底板设置在上加载底座上方，所述上底板用于固定上加载底座。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述侧挡板至少为八个，其中至少四个分别设置在下支撑底座的容置空间的两端开口处，至少四个分别设置上加载辊两端，所述上加载辊通过侧挡板连接上加载底座。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述下支撑辊有且至少设置有两个。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上加载辊有且至少设置有两个。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述两个下支撑辊之间的距离大于所述两个下支撑辊之间的距离。

与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：

1)：本发明所述测试装置未改变试验件的外部受力情况，各加载部位处于自由；

2)：本发明根据试验件的变形情况可在试验前更换符合满足变形要求的下支撑块；；

3)：本发明根据试验件宽度选取不同的侧向约束挡板，确保试验过程中试验件位移不发生偏移。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一个实施例提供的装置的立体图；

图2是本发明一个实施例提供的方法中固定下支撑底座的示意图；

图3是本发明一个实施例提供的方法中固定上加载底座的示意图；

图4是本发明一个实施例提供的方法中放置试验件的示意图；

图5是本发明一个实施例提供的方法中安装侧挡板和横向挡板座的示意图。

其中，图中：

1：下支撑底座；2：下支撑块；3：上加载底座；4：下支撑辊；5:上加载辊；6：侧挡板；7：横向挡板；8：位移计；9：试验件。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

如图2-图5所示，一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法，所述方法包括以下步骤：

1)根据试验件9变形情况选取不同高度的下支撑块2并安装在下支撑底座1上，如图2所示；

2)根据试验要求调整下支撑底座1的间距，调整完成后固定底座，如图3所示；

3)根据试验要求调整上加载座的间距，调整完成后固定上加载底座3，如图4所示；

4)根据调整好的上下支撑座位置放置试验件9，如图5所示；

5)根据试验件9宽度选取对应的侧挡板6，安装侧挡板6；

6)放置试验件9，保证试验件9轴线与夹具轴线重合；

7)安装横向挡板7，并且根据试验件9高度调整侧挡板6高度。

如图1所示，本发明所述方法基于一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试装置实现，所述装置包括：

上加载辊5，用于约束试验件9在加载方向上，竖直向上的法向偏移，所述上加载辊5有且至少设置有两个。

下支撑辊4，用于约束试验件9在加载方向上，竖直向下的法向偏移，所述下支撑辊4有且至少设置有两个，所述两个下支撑辊4之间的距离大于所述两个下支撑辊4之间的距离。

横向挡板7，用于约束试验件9沿长度方向的横向偏移。

侧挡板6，用于约束试验件9沿宽度方向的纵向偏移，同时固定上加载辊5和下支撑辊4。所述侧挡板6至少为八个，其中至少四个分别设置在下支撑底座1的容置空间的两端开口处，至少四个分别设置上加载辊5两端，所述上加载辊5通过侧挡板6连接上加载底座3。

下支撑底座1，用于支撑下支撑辊4，所述下支撑底座1至少为2个，所述下支撑底座1设置在位移计8两侧，所述下支撑底座1通过T型螺母固定在下底板上，每个所述下支撑底座1均设有一容置空间，所述下支撑块2设置在容置空间内，所述下支撑块2通过侧挡板6固定连接下支撑辊4。

下支撑块2，设置在下支撑底座1和下支撑辊4之间，通过更换下支撑块2的大小，改变下支撑辊4与上加载辊5之间的距离。

下底板，所述下底板用于支撑下支撑底座1和横向挡板7。

位移计8(挠度计),所述位移计8固定连接在下底板上，用于测量试验件9弯曲变形。

上加载底座3，所述上加载底座3用于固定上加载辊5，所述上加载底座3固定连接在上加载辊5上方。

上底板，所述上底板设置在上加载底座3上方，所述上底板用于固定上加载底座3。

本发明通过上下支撑辊4前后的侧挡板6可约束三点/四点弯曲疲劳试验过程中试验件9加载方向的法向偏移；通过横向挡板7可约束加载过程中试验件9沿长度方向的横向偏移；通过更换下支撑块2可实现大变形试验件9的加载；该测试装置可安装挠度计测量试验件9弯曲变形，下支撑底座1通过T型螺母固定到蓝色下底板，下支撑底座1通过螺栓固定下支撑块2，上加载底座3通过T型螺母固定在上下底板，上加载辊5和下支撑辊4通过螺母分别固定在上加载底座3和下支撑底座1，侧板板通过螺栓固定到上加载底座3和下支撑底座1上，横向挡板7通过螺栓固定到下下底板上实现沿长度方向的约束。

弯曲试验适用用于手机镜面、平面材料等；一般以三点弯曲为主，但是少部分要求四点弯曲来测试。一般有两种加载应力方式，即三点弯曲和四点弯曲，不同的加载方式得到的抗弯强度亦不同，两者加载方式各有优劣，三点弯曲加载方式简单，单由于加载方式集中，弯曲分布不均匀，某处部位的缺陷可能显示不出来，达不到效果，四点弯曲则弯矩均匀分布，试验结果较为准确，但是压夹结构复杂，工业生产中较少使用。三点弯曲是测量材料弯曲性能的一种试验方法。将条状试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，而试样上方只有一个加载点。

四点弯曲是测量材料弯曲性能的一种试验方法。将条状试样平放于弯曲试验夹具中，形成简支梁形式，支撑试样的两个下支撑点间的距离视试样长度可调，试样上方有两个对称的加载点。

本发明中所述装置，经过实际试验验证，在三点/四点弯曲疲劳试验过程中，侧挡板和横向挡板能很好的约束由动态加载引起沿长度方向和宽度方向的移动，移动范围在0-1mm之间，保证了试验过程的一致性和试验结果的准确性。

经过实际试验验证，在四点弯曲疲劳试验过程中，侧挡板和横向挡板能很好的约束由动态加载引起沿长度方向和宽度方向的移动，移动范围在0-1mm之间，保证了试验过程的一致性和试验结果的准确性。

以上对本申请实施例所提供的一种复合材料三点/四点弯曲疲劳测试方法及装置，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。