大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)的制造方法
【專利摘要】大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，它涉及一種板材平拉試驗(yàn)機(jī)。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性，使得復(fù)合材料的平拉－滲漏試驗(yàn)不能在一般普通萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試及評價，限制了復(fù)合材料性能的發(fā)展的問題。本發(fā)明的加載支架通過旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動安裝在基座支架上，實(shí)驗(yàn)板安裝在兩組加載夾持件之間后安裝在加載支架上，密封壓緊邊框安裝在實(shí)驗(yàn)板上，兩組加載夾持件之間分別設(shè)有兩個千斤頂，且兩個千斤頂位于密封壓緊邊框的兩側(cè)，兩個千斤頂?shù)膬啥司斣O(shè)在兩組加載夾持件之間的端面上，每個千斤頂?shù)膬啥朔謩e設(shè)有一個頂板，恒溫恒壓件安裝在加載支架上，恒溫恒壓件與壓力控制裝置和溫度控制裝置連接。本發(fā)明用于復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)。
【專利說明】大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種板材平拉試驗(yàn)機(jī)，具體涉及一種大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，復(fù)合材料因其高強(qiáng)度、高模量、耐高溫等優(yōu)異的性能，在航空航天領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但由于現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性，使得復(fù)合材料的某些性能，如復(fù)合材料大板材的平拉一滲漏試驗(yàn)不能在一般普通萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試及評價，限制了復(fù)合材料的發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性，使得復(fù)合材料的平拉一滲漏試驗(yàn)不能在一般普通萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試及評價，限制了復(fù)合材料的發(fā)展的問題。進(jìn)而提供一種大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)包括基座支架、加載支架、旋轉(zhuǎn)軸、兩組加載夾持件、兩個千斤頂、實(shí)驗(yàn)板、密封壓緊邊框、四個頂板、恒溫恒壓件、壓力控制裝置和溫度控制裝置，加載支架通過旋轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動安裝在基座支架上，實(shí)驗(yàn)板安裝在兩組加載夾持件之間后安裝在加載支架上，密封壓緊邊框安裝在實(shí)驗(yàn)板上，兩組加載夾持件之間分別設(shè)有兩個千斤頂，且兩個千斤頂位于密封壓緊邊框的兩側(cè)，兩個千斤頂?shù)膬啥司斣O(shè)在兩組加載夾持件之間的端面上，每個千斤頂?shù)膬啥朔謩e設(shè)有一個頂板，恒溫恒壓件安裝在加載支架上，恒溫恒壓件與壓力控制裝置和溫度控制裝置連接。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:
[0006]本發(fā)明了一種大噸位復(fù)合材料板材平拉伸-滲漏性能試驗(yàn)裝置，此設(shè)備能實(shí)現(xiàn)在樹脂基碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板材^00X600X10mm)的最大噸位(200T)拉伸條件下，進(jìn)行試驗(yàn)件對恒溫恒壓試驗(yàn)介質(zhì)的滲漏檢驗(yàn)。
[0007]本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)在恒溫恒壓及密封條件下，可同時進(jìn)行復(fù)合材料板材的大噸位(200噸)拉伸-滲漏試驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)最大拉力:200T ;溫度范圍:室溫?100°C ;最大密封壓力:IMPa;試樣最大尺寸:1000 X 100mm ;試樣厚度:1?1mm ;有效的完成了大噸位復(fù)合材料板材平拉伸-滲漏性能試驗(yàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的拉伸加載試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的滲漏加載試驗(yàn)時的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的恒溫恒壓件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明的加載板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖5為本發(fā)明的恒溫恒壓系統(tǒng)原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)包括基座支架1、加載支架2、旋轉(zhuǎn)軸3、兩組加載夾持件4、兩個千斤頂5、實(shí)驗(yàn)板6、密封壓緊邊框7、四個頂板8、恒溫恒壓件9、壓力控制裝置10和溫度控制裝置11，加載支架2通過旋轉(zhuǎn)軸3可轉(zhuǎn)動安裝在基座支架I上，實(shí)驗(yàn)板6安裝在兩組加載夾持件4之間后安裝在加載支架2上，密封壓緊邊框7安裝在實(shí)驗(yàn)板6上，兩組加載夾持件4之間分別設(shè)有兩個千斤頂5，且兩個千斤頂5位于密封壓緊邊框7的兩側(cè)，兩個千斤頂5的兩端均頂設(shè)在兩組加載夾持件4之間的端面上，每個千斤頂5的兩端分別設(shè)有一個頂板8，恒溫恒壓件9安裝在加載支架2上，恒溫恒壓件9與壓力控制裝置10和溫度控制裝置11連接。
[0011]本實(shí)施方式通過采用可翻轉(zhuǎn)加載支架，并與溫度控制系統(tǒng)及壓力控制系統(tǒng)連接，可同時完成對試驗(yàn)件的加載和滲漏檢驗(yàn)。壓力控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)氣密性檢驗(yàn)、注油、恒壓、排油控制，整個過程試驗(yàn)介質(zhì)均在恒溫恒壓槽9或儲箱26中，并通過管路僅能在恒溫恒壓槽9和儲箱26間流轉(zhuǎn)，可避免介質(zhì)溢出泄露的情況，采用瓶裝壓縮氣體(氮?dú)?、二氧化碳、氬氣或其他惰性氣體)作為氣源，可避免可燃介質(zhì)的燃燒或爆炸等情況的發(fā)生。采用螺旋千斤頂對試驗(yàn)件進(jìn)行雙側(cè)同步加載，即保證了試驗(yàn)件受力均衡，又可避免發(fā)生受力松弛現(xiàn)象。
[0012]本實(shí)施方式的基座支架由支架和軸承構(gòu)成，通過軸承、定位銷孔對加載支架進(jìn)行支撐、翻轉(zhuǎn)和定位。支架可由角鋼焊接而成。
[0013]本實(shí)施方式的加載支架用于支撐和固定加載板、千斤頂和試件件，加載支架兩側(cè)通過軸與基座支架連接，保證加載支架的支撐和翻轉(zhuǎn)，并通過軸上的定位銷孔保證加載支架的定位和固定。加載支架可由角鋼焊接而成。
[0014]本實(shí)施方式的加載板為四塊鋼板1200X300X40mm，配有加載孔Φ 16X10、固定孔Φ16Χ4和試驗(yàn)件限位孔Φ12Χ18。加載孔與試驗(yàn)件加載孔配合，通過加載螺栓M14，30CrMnSi實(shí)現(xiàn)加載板與試驗(yàn)件的連接、緊固、加載。固定孔與加載板托架配合，用翻轉(zhuǎn)緊固螺栓實(shí)現(xiàn)加載板與加載支架的固定，可使加載板、試驗(yàn)件隨加載支架一同翻轉(zhuǎn)。
[0015]本實(shí)施方式的恒溫恒壓槽9焊接在加載支架上，可隨加載支架一同翻轉(zhuǎn)至安裝加載位置或滲漏檢驗(yàn)位置，使其在恒溫恒壓狀態(tài)和排油狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。恒溫恒壓槽9內(nèi)安裝有加熱管、壓力傳感器9-4和溫度傳感器9-3，加熱管兩端與溫度控溫裝置相連；恒溫恒壓槽9底部和側(cè)面的開孔與壓力控制裝置相連。恒溫恒壓槽9邊沿為法蘭，用以固定試驗(yàn)件和進(jìn)行密封。試驗(yàn)件在張拉后通過密封墊與法蘭用螺栓連接密封。密封墊采用密封性好、具有一定耐油和耐溫性能的橡膠或娃橡膠材質(zhì)的2?5_的膠板經(jīng)裁切、打孔加工而成。
[0016]恒溫恒壓槽9用以盛放試驗(yàn)介質(zhì)和承受試驗(yàn)壓力。試驗(yàn)介質(zhì)可以為水或燃油等液體。通過相連的溫度控制裝置和壓力控制裝置保證試驗(yàn)件處于規(guī)定的試驗(yàn)環(huán)境條件。
[0017]本實(shí)施方式的壓力控制裝置由氣瓶20、減壓閥21、球閥22、三向閥、試驗(yàn)介質(zhì)儲箱26、壓力傳感器9-4、壓力顯示表28及管路等組成。壓力控制裝置以瓶裝壓縮氣體作為氣源，壓縮氣體可以是氮?dú)?、二氧化碳、氬氣或其他惰性氣體，通過減壓閥21控制加壓氣體的壓力，恒溫恒壓槽9內(nèi)的壓力通過壓力傳感器9-4和壓力顯示表28來測量和顯示。
[0018]儲箱26的進(jìn)氣管端口位于儲箱26容器的上部，介質(zhì)出口位于儲箱26容器的下部，儲箱26內(nèi)盛放的介質(zhì)的液面高度應(yīng)控制，使液面至介質(zhì)出口間所能儲存的介質(zhì)體積與恒溫恒壓槽9內(nèi)試驗(yàn)所用的介質(zhì)體積相同，從而可避免在加注介質(zhì)的過程中，恒溫恒壓槽9內(nèi)試驗(yàn)介質(zhì)不會超量,也可避免在排出恒溫恒壓槽9內(nèi)試驗(yàn)介質(zhì)的過程中，試驗(yàn)介質(zhì)從儲箱26進(jìn)氣管端口排出泄露的情況發(fā)生。
[0019]本實(shí)施方式的溫度控制裝置由恒溫水浴30、潛水泵29、換熱器加熱管、溫度傳感器9-3、溫度顯示表27及管路等組成。溫度控制裝置由帶有恒溫控溫裝置的水浴30提供熱源，恒溫用循環(huán)介質(zhì)采用水；循環(huán)動力采用小型潛水泵29。恒溫恒壓槽9內(nèi)的溫度通過溫度傳感器9-3和溫度顯示表27測量和顯示。
[0020]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的兩組加載夾持件4中的每組夾持件4均包括兩塊加載板4-1和多個限位螺栓4-2，兩塊加載板4-1上下設(shè)置通過多個限位螺栓4-2夾持實(shí)驗(yàn)板6。如此設(shè)置，便于與加載支架2和兩塊加載板4-1的連接。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0021]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每組夾持件4還包括多個限位墊塊4-3，兩塊加載板4-1之間以及兩塊加載板4-1與加載支架2之間均通過多個限位墊塊4-3連接。如此設(shè)置，在上、下加載板之間和加載支架之間配有限位墊塊，通過限位螺栓孔與限位螺栓(MlO)固定，限位墊塊的厚度要適合，保證試驗(yàn)件在試驗(yàn)過程中不受彎、剪、扭等附加荷載作用；加載板、限位墊塊均由45號鋼制成。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的恒溫恒壓件9包括槽體9-1、加熱管9-2、壓力傳感器9-4和溫度傳感器9-3，加熱管9_2呈蛇形排列在槽體9_1內(nèi)，壓力傳感器9-4和溫度傳感器9-3安裝在槽體9-1內(nèi)。如此設(shè)置，便于保證和測量溫度和壓力。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的兩個千斤頂5均為100噸的螺旋千斤頂。如此設(shè)置，可采用兩臺100T螺旋千斤頂平置于加載支架兩側(cè)，通過加載頂板作用于加載板上，雙側(cè)千斤頂同步對試驗(yàn)件進(jìn)行加載。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三或四相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的四個頂板8均為槽形頂板。如此設(shè)置，便于與夾持件4相頂。其它組成和連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
[0025]結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式大噸位復(fù)合材料板材平拉滲漏性能試驗(yàn)機(jī)工作原理如下:
[0026]加載支架通過旋轉(zhuǎn)軸與基座支架相連，可在基座支架的空間內(nèi)自由翻轉(zhuǎn)；在旋轉(zhuǎn)軸上開有定位孔，并通過定位銷可使加載支架保持在安裝加載位置或滲漏檢驗(yàn)位置。加載支架兩側(cè)平置的兩臺100T螺旋千斤頂，通過加載頂板對連接在加載板上的試驗(yàn)件同步施加所需的張拉力荷載。恒溫恒壓槽9焊接在加載支架上，可隨加載支架一同翻轉(zhuǎn)，使其在加注介質(zhì)狀態(tài)和排放介質(zhì)狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。恒溫恒壓槽9與壓力控制裝置和溫度控制裝置相連，使試驗(yàn)件在試驗(yàn)介質(zhì)處于規(guī)定的試驗(yàn)條件下檢驗(yàn)滲漏性能。
[0027]復(fù)合材料板材平拉滲漏性能檢驗(yàn)主要包括試驗(yàn)件的安裝、張拉加載與密封、系統(tǒng)氣密性檢查、加注介質(zhì)、滲漏檢驗(yàn)、排出介質(zhì)、卸載等過程。具體過程如下:
[0028](I)試驗(yàn)件的安裝、張拉加載與密封
[0029]在安裝加載位置時，可實(shí)現(xiàn)對試驗(yàn)件的安裝、加載、定位密封、系統(tǒng)氣密性檢查、力口注介質(zhì)、排出介質(zhì)和卸載等操作。
[0030]安裝加載時，試驗(yàn)件平放于恒溫恒壓槽9上，張拉端通過高強(qiáng)螺栓與加載板連接固定，通過雙側(cè)的螺旋千斤頂對試驗(yàn)件施加張拉荷載，試驗(yàn)件張拉至滲漏試驗(yàn)所需要的變形量后，即可用密封壓緊邊框?qū)⒃囼?yàn)件與恒溫恒壓槽9進(jìn)行固定密封。
[0031](2)系統(tǒng)氣密性檢查
[0032]在加載支架處于安裝加載位置時，使1#三向閥23、2#三向閥24處于排油位置，3#三向閥25處于注油位置，開啟球閥22，調(diào)節(jié)減壓閥21使壓縮氣體經(jīng)1#三向閥23、2#三向閥24通入恒溫恒壓槽9中，并達(dá)到恒壓壓力后關(guān)閉球閥22，通過壓力顯示表28來觀察系統(tǒng)壓力的變化檢查系統(tǒng)的氣密性。
[0033](3)加注介質(zhì)
[0034]在加載支架處于安裝加載位置時，1#三向閥23、3#三向閥25處于注油位置，2#三向閥24處于排氣位置，開啟球閥22，調(diào)節(jié)減壓閥21使壓縮氣體經(jīng)1#三向閥23、3#三向閥25通入儲箱26中，恒溫恒壓槽9內(nèi)的氣體經(jīng)2#三向閥24排出，待將需要體積的介質(zhì)液壓入恒溫恒壓槽9 (保證恒溫恒壓槽9內(nèi)的介質(zhì)液面高于加熱管)后，關(guān)閉2#三向閥24，待壓力達(dá)到恒壓壓力時，關(guān)閉球閥22。
[0035](4)滲漏檢驗(yàn)
[0036]在加載支架處于滲漏檢驗(yàn)位置時，通過溫度控制裝置使恒溫恒壓槽9內(nèi)的試驗(yàn)介質(zhì)件達(dá)到試驗(yàn)所要求的溫度。在試驗(yàn)過程中和達(dá)到規(guī)定的試驗(yàn)時間后，檢查試件表面是否出現(xiàn)試驗(yàn)介質(zhì)滲出現(xiàn)象，從而檢驗(yàn)試驗(yàn)件在規(guī)定荷載、溫度和壓力的條件下是否出現(xiàn)介質(zhì)滲漏現(xiàn)象。
[0037](5)排出介質(zhì)
[0038]在加載支架處于安裝加載位置時，1#三向閥23、2#三向閥24處于排油位置，3#三向閥25處于排氣位置，開啟球閥22，使壓縮氣體經(jīng)1#三向閥23、2#三向閥24通入恒溫恒壓槽9中，使恒溫恒壓槽9內(nèi)的介質(zhì)液經(jīng)恒溫恒壓槽9底部流回儲箱26內(nèi)，并將介質(zhì)液由恒溫恒壓槽9壓流回儲箱26，待恒溫恒壓槽9內(nèi)的介質(zhì)液全部流回儲箱26后，關(guān)閉球閥22，2#三向閥24轉(zhuǎn)到排氣位置，恒溫恒壓槽9卸壓。
[0039](6)卸載
[0040]待恒溫恒壓槽9中試驗(yàn)介質(zhì)排凈、壓力卸除后，將加載支架翻轉(zhuǎn)至安裝加載位置，去除密封壓緊邊框、翻轉(zhuǎn)緊固螺栓、限位螺栓，通過兩側(cè)的千斤頂逐步將試驗(yàn)件的荷載卸除。
[0041]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其他變化，以及應(yīng)用到本發(fā)明未提及的領(lǐng)域中，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī),其特征在于:所述大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)包括基座支架(I)、加載支架(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、兩組加載夾持件(4)、兩個千斤頂(5)、實(shí)驗(yàn)板￠)、密封壓緊邊框(7)、四個頂板(8)、恒溫恒壓件(9)、壓力控制裝置(10)和溫度控制裝置(11)，加載支架(2)通過旋轉(zhuǎn)軸(3)可轉(zhuǎn)動安裝在基座支架(I)上，實(shí)驗(yàn)板(6)安裝在兩組加載夾持件(4)之間后安裝在加載支架(2)上，密封壓緊邊框(7)安裝在實(shí)驗(yàn)板(6)上，兩組加載夾持件(4)之間分別設(shè)有兩個千斤頂(5)，且兩個千斤頂(5)位于密封壓緊邊框(7)的兩側(cè)，兩個千斤頂(5)的兩端均頂設(shè)在兩組加載夾持件(4)之間的端面上，每個千斤頂(5)的兩端分別設(shè)有一個頂板(8)，恒溫恒壓件(9)安裝在加載支架(2)上，恒溫恒壓件(9)與壓力控制裝置(10)和溫度控制裝置(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述兩組加載夾持件(4)中的每組夾持件(4)均包括兩塊加載板(4-1)和多個限位螺栓(4-2)，兩塊加載板(4-1)上下設(shè)置通過多個限位螺栓(4-2)夾持實(shí)驗(yàn)板(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述每組夾持件(4)還包括多個限位墊塊(4-3)，兩塊加載板(4-1)之間以及兩塊加載板(4-1)與加載支架(2)之間均通過多個限位墊塊(4-3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述恒溫恒壓件(9)包括槽體(9-1)、加熱管(9-2)、壓力傳感器(9-4)和溫度傳感器(9-3)，加熱管(9-2)呈蛇形排列在槽體(9-1)內(nèi)，壓力傳感器(9-4)和溫度傳感器(9-3)安裝在槽體(9-1)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述兩個千斤頂(5)均為100噸的螺旋千斤頂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大噸位復(fù)合材料板材平拉試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述四個頂板(8)均為槽形頂板。
【文檔編號】G01N3/08GK104280295SQ201410597728
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】賈近, 韓兆祥, 張東興, 肖海英 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)