碳纤维复丝的压缩测试夹具的制作方法

1.本实用新型是关于一种测试工装，特别是关于一种碳纤维复丝的压缩测试夹具。


背景技术：

2.碳纤维主要以树脂基复合材料的形式得以应用，碳纤维的压缩性能作为重要的力学参数被重点关注。传统上碳纤维的压缩性能测试通常以如下步骤进行：制备预浸料，制备层压板，粘贴加强片，切割制样，上机测试。该方法流程冗长，工艺复杂，耗时较久，成本较高，要得到可靠的测试数据需要高超的制样和测试技巧，不能满足对碳纤维的高效快速测试要求。
3.公开号为cn109682665 a的中国专利，公开了一种碳纤维复丝压缩强度制样及测试方法，其内容提出了复丝浸胶后直接压缩的方法。将碳纤维复丝经过树脂槽后固化成型，再将固化后的复丝两端浇筑树脂后二次固化，使两端形成长方体加强片，将制好的样件装入带有方形槽的压缩夹具内，移入力学测试机上，进行测试得到压缩强度。该方法实现了碳纤维压缩测试的快速制样，但其提到的压缩夹具存在诸多缺点。如自重较大，上半部分易压坏复丝样件；加强片夹持方式不当，易造成应力集中损伤复丝样件；导辊和定位方式不当，测试中复丝样件易发生偏心加载。对压缩测试产生了不利影响。
4.因此，有必要提供一种碳纤维复丝的压缩测试夹具，来解决上述问题。
5.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种碳纤维复丝的压缩测试夹具，其可以有效的降低了上夹具的自重对测试过程的负面影响。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种碳纤维复丝的压缩测试夹具，包括上夹具，设置有凸起的上夹座，该上夹座上设置有用于固定测试样品上端的上夹孔；下夹具，设置有凸起的下夹座，该下夹座上设置有用于固定测试样品下端的下夹孔；至少两组定位组件，包括相互配合的定固柱和定位孔，其中，所述定固柱设置于所述上夹具上，所述定位孔设置于所述下夹具上；或该定固柱设置于所述下夹具上，所述定位孔设置于所述上夹具上；以及弹性件，套设于所述定固柱上，且抵持于所述上夹具和下夹具之间。
8.在一个或多个实施方式中，所述上夹孔和下夹孔在径向上的截面与所述测试样品的端部截面相匹配。
9.在一个或多个实施方式中，所述压缩测试夹具包括三组所述定位组件，且三组所述定位组件呈正三角形设置于所述上夹具和下夹具上。
10.在一个或多个实施方式中，所述定固柱的一端为球面状，以便于所述定固柱进入所述定位孔内。
11.在一个或多个实施方式中，所述压缩测试夹具还包括固定组件，该固定组件包括相匹配的螺纹孔和固定螺栓，所述固定组件设置于所述上夹座和/或下夹座上，且任一所述螺纹孔与所述上夹孔或下夹孔相连通。
12.在一个或多个实施方式中，所述上夹孔和下夹孔内还设置有垫片，且该店片。
13.在一个或多个实施方式中，所述上夹座和/或下夹座上设置有凹槽，且该凹槽与所述螺纹孔位于所述上夹座或下夹座的一条轴线上。
14.在一个或多个实施方式中，所述定位孔内设置有直线轴承
15.与现有技术相比，根据本实用新型的碳纤维复丝的压缩测试夹具，通过在定位柱上设置的弹性件，有效的降低了上夹具的自重对测试过程的负面影响；上夹具和下夹具之间的定位组件，可以提高上夹具和下夹具在测试过程中的移动的稳定性。
附图说明
16.图1是根据本实用新型一实施方式的碳纤维复丝的压缩测试夹具的结构示意图；
17.图2是根据本实用新型一实施方式的碳纤维复丝的压缩测试夹具的剖面示意图。
18.主要附图标记说明：
19.1、上夹具；11、上夹座；12、上夹孔；2、下夹具；21、下夹座；22、下夹孔；3、弹性件；4、定位组件；41、定固柱；42、定位孔；421、直线轴承；5、固定组件；51、螺纹孔；52、固定螺栓；53、垫片；6、凹槽。
具体实施方式
20.下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
21.除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
22.如图1所示，根据本实用新型一实施方式的碳纤维复丝的压缩测试夹具，包括上夹具1、下夹具2、弹性件3以及至少两组定位组件4。
23.如图1和图2所示，一具体实施方式中，上夹具1上设置有向下凸起的上夹座11，该上夹座11上设置有上夹孔12。下夹具2上设置有向上凸起的下夹座21，该下夹座21上设置有下夹孔22。其中，上夹孔12的开口方向向下，且可以起到固定测试样品的上端的作用；下夹孔22的开口方向向上，且可以起到固定测试样品的下端的作用。上夹孔12和下夹孔22配合使用，可以起到固定测试样品的上下两端的作用。
24.需要说明的是，在上述实施方式中，上夹具1和下夹具2在使用时，上夹孔12的在竖直方向上的轴线与下夹孔22在竖直方向上的轴线相重合，从而可以起到使测试样品处于竖直的状态。
25.在一实施例中，上夹座11和下夹座21在轴向上的长度可以为20mm。
26.如图1所示，在测试样品为六棱柱型的情况下，上夹孔12和下夹孔22在径向上的截面可以均为六边形。从而使测试样品在测试的过程中，降低其发生沿径向方向扭转的可能性，以及在测试过程降低发生晃动的可能性。
27.在一实施例中，上夹孔12和下夹孔22在径向上的截面均为六边形的边长可以为7mm，深度可以为20mm
28.其中，测试样品可以包括中间的工作段以及分别设置于工作段上下两端的夹持段。夹持段可以由树脂加强材料制成，且呈六棱柱型。两段夹持段可以分别位于上夹孔12和下夹孔22内。工作段则由碳纤维复丝制备而成。
29.一具体实施方式中，定位组件4包括相互配合的定固柱41和定位孔42，定固柱41设置于上夹具1上，定位孔42设置于下夹具2上。或如图1所示，该定固柱41设置于下夹具2上，定位孔42设置于上夹具1上。且定固柱41可以在定位孔42内于竖直方向上做相对滑动运动。从而使定位组件4起到在上夹具1与下夹具2相互靠近时(于竖直方向上)，限制上夹具1与下夹具2在水平方向上发生相互移动的作用。
30.其中，定固柱41的直径可以为10mm，以提供足够的刚性支持，使测试过程更稳定和不偏移。
31.一具体实施方式中，压缩测试夹具包括至少两组定位组件4，可以起到在上夹具1与下夹具2相互靠近时(于竖直方向上)，限制上夹具1与下夹具2在水平方向上发生相互转动的作用。
32.如图1所示，一具体实施方式中，压缩测试夹具可以包括三组定位组件4，且三组定位组件4呈正三角形设置于上夹具1和下夹具2上。三组定位组件4呈正三角形分布于上夹具1和下夹具2上可以提高上夹具1和下夹具2相互靠近时的稳定性。
33.一具体实施方式中，定位孔42内设置有直线轴承421。直线轴承421起到将定固柱41和定位孔42之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而降低定固柱41和定位孔42之间的摩擦力，延长定固柱41和定位孔42的使用寿命，同时还能降低此时过程中的外界因素，从而提高测试的准确性。
34.如图2所示，一具体实施方式中，定固柱41的一端为球面状，以便于定固柱41进入所述定位孔42内。同时还起到保护定位孔42或者直线轴承421的作用。
35.如图1和图2所示，一具体实施方式中，压缩测试夹具还可以包括固定组件5，该固定组件5包括相匹配的螺纹孔51和固定螺栓52。其中，固定组件5的数量可以为一组，也可以为多组，即固定组件5可以设置于上夹座11；或下夹座21上；或多个固定组件5可以分别设置于上夹座11和下夹座21上。每个螺纹孔51与上夹孔12或下夹孔22相连通。固定螺栓52可以旋入螺纹孔51内，直至固定螺栓52的一端可以进入上夹孔12或下夹孔22内，并与测试样品的上端或者下端相抵，使测试样品卡紧于上夹孔12或下夹孔22内。图2中的上夹座11和下夹座21均分别间隔环绕设置有三组固定组件5。
36.其中，螺纹孔51的直径可以为5mm。
37.一具体实施方式中，上夹孔12和/或下夹孔22内还设置有垫片53，且该垫片53位于固定螺栓52与测试样品之间。垫片53起到保护测试样品的作用。
38.一具体实施方式中，上夹座11和/或下夹座21上设置有凹槽6，且该凹槽6与螺纹孔51位于上夹座11或下夹座21的一条轴线上。起到便于操作人员或者拍照设备或者录像设备观测或者记录压缩测试的结果。
39.需要说明的是，工作段长度控制在1.5mm-3mm之间。较小的工作段长度更易得到稳定的测试数据，但不利于操作人员或者拍照设备或者录像设备在凹槽6处进行的压缩应变
测量。详细地说，对于小丝束碳纤维复丝如3k、6k、12k等，应选用较小的工作段长度；对于大丝束碳纤维复丝如24k、36k、48k等，可以选用较大的工作段长度。
40.一具体实施方式中，弹性件3套设于定固柱41上，且抵持于上夹具1和下夹具2之间。起到降低了上夹具1的自重对压缩加载的负面影响。当然，弹性件3可以为弹簧。弹簧在测试过程中的的受力情况可以通过胡克定律(f＝kx)进行计算，在空白压缩加载时获得形变与弹力的函数关系；在正常压缩加载时，对弹簧的弹力予以扣除，即可得到准确的测试数据。
41.综上所述，本实用新型的碳纤维复丝的压缩测试夹具的有益效果为：
42.通过在定位柱上设置的弹性件3，有效的降低了上夹具1的自重对测试过程的负面影响；上夹孔12和下夹孔22在径向上的截面均为六边形，使得测试样品在测试中稳定不易晃动；上夹座11和下夹座21上分别间隔环绕设置有三组固定组件5，形成了三面稳定支撑结构，不易发生应力集中损坏；上夹座11和下夹座21设置的多个凹槽6，可以多角度测量压缩应变，获得更可靠的应变数据；上夹具1和下夹具2之间的定位组件4，可以提高上夹具1和下夹具2在测试过程中的移动的稳定性。
43.前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

技术特征：
1.一种碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，包括上夹具，设置有凸起的上夹座，该上夹座上设置有用于固定测试样品上端的上夹孔；下夹具，设置有凸起的下夹座，该下夹座上设置有用于固定测试样品下端的下夹孔；至少两组定位组件，包括相互配合的定固柱和定位孔，其中，所述定固柱设置于所述上夹具上，所述定位孔设置于所述下夹具上；或该定固柱设置于所述下夹具上，所述定位孔设置于所述上夹具上；以及弹性件，套设于所述定固柱上，且抵持于所述上夹具和下夹具之间。2.如权利要求1所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述上夹孔和下夹孔在径向上的截面与所述测试样品的端部截面相匹配。3.如权利要求1所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述压缩测试夹具包括三组所述定位组件，且三组所述定位组件呈正三角形设置于所述上夹具和下夹具上。4.如权利要求1所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述定固柱的一端为球面状，以便于所述定固柱进入所述定位孔内。5.如权利要求1所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述压缩测试夹具还包括固定组件，该固定组件包括相匹配的螺纹孔和固定螺栓，所述固定组件设置于所述上夹座和/或下夹座上，且任一所述螺纹孔与所述上夹孔或下夹孔相连通。6.如权利要求5所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述上夹孔和/或下夹孔内还设置有垫片，且该垫片位于所述固定螺栓与测试样品之间。7.如权利要求5所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述上夹座和/或下夹座上设置有凹槽，且该凹槽与所述螺纹孔位于所述上夹座或下夹座的一条轴线上。8.如权利要求1所述的碳纤维复丝的压缩测试夹具，其特征在于，所述定位孔内设置有直线轴承。

技术总结
本实用新型公开了一种碳纤维复丝的压缩测试夹具，包括上夹具，设置有凸起的上夹座，该上夹座上设置有用于固定测试样品上端的上夹孔；下夹具，设置有凸起的下夹座，该下夹座上设置有用于固定测试样品下端的下夹孔；至少两组定位组件，包括相互配合的定固柱和定位孔，其中，所述定固柱设置于所述上夹具上，所述定位孔设置于所述下夹具上；或该定固柱设置于所述下夹具上，所述定位孔设置于所述上夹具上；以及弹性件，套设于所述定固柱上，且抵持于所述上夹具和下夹具之间，本实用新型通过在定位柱上设置的弹性件，有效的降低了上夹具的自重对测试过程的负面影响。测试过程的负面影响。测试过程的负面影响。


技术研发人员：相文航 刘艳艳 李显华 吴燕华 宋珊珊 孙卫东 肖登耀
受保护的技术使用者：威海拓展纤维有限公司
技术研发日：2021.11.27
技术公布日：2022/5/25