纤维织物张力‑剪切复合性能测试夹具

摘要

本发明公开了一种纤维织物张力‑剪切复合性能测试夹具，它包括夹持框和设置于夹持框一对顶点处的连接头，所述夹持框包括依次铰接的夹持边和沿边长方向布置于各夹持边上的针头；测试前将编织物通过夹持边夹紧的同时用针头穿过织物完成固定，再拉动连接头即可开始测试。在进行编织物剪切性能测试前先将编织物通过夹持边夹紧的同时用针头穿过织物完成固定，用可调初张构件张紧织物，再拉动连接头即可开始测试，测试过程中编织物的张力方向由于针头的作用使张力方向一直与编织物的轴向相同，提高测试结果的精确度，织物在成形时，它的张力状态是变化的，本发明可以通过可调初张构件进行不同张力值的张紧，从而测量不同张力时，织物的剪切性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试夹具，尤其涉及一种纤维织物张力-剪切复合性能测试夹具。

背景技术

随着社会的进步和经济的发展，复合材料在各个领域的应用越来越广泛，为了研究编织物材料的应用，就需要理解材料的性能，针对编织物而言，剪切性能使编织材料成型过程中很重要的参数之一。而现有的测试夹具主要由测量金属材料、非金属材料的剪切实验性能、压缩实验性能和拉伸实验性能的夹具。由于金属材料的标准试样较厚、容易夹持，不易打滑，而编织物复合材料厚度薄且容易打滑，因此，现有夹具不适合测试编织物复合材料。

为了对编织物的剪切性能进行测试上海交通大学于2012年5月10日提出了申请号为201220211156.0的专利《用于测试编织物材料剪切性能的测试夹具》，该技术方案解决了编织物不易夹持易打滑的缺陷，但是依然存在一定的问题。第一、编织物的张力方向不可控，第二、无法保证在试验开始前编织物处于张紧状态；从而难以保证测试结果精确可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使编织物张力方向可控的纤维织物张力-剪切复合性能测试夹具。

本发明提供的这种纤维织物张力-剪切复合性能测试夹具，它包括夹持框和设置于夹持框一对顶点处的连接头，所述夹持框包括依次铰接的夹持边和沿边长方向布置于各夹持边上的针头，夹持边外设有可调初张构件；测试前将编织物通过夹持边夹紧的同时用针头穿过织物完成固定，并通过可调初张构件张紧后拉动连接头即可开始测试。

所述夹持框为四边形框体，它包括依次铰接的第一夹持边、第二夹持边、第三夹持边和第四夹持边，各铰接位置处均设有铰接轴。

述第一夹持边包括U型座和封闭U型座开口端的加强板以及连接于U型座内的夹持组件，U型座的一端为厚度较大的卡口端、另一端为厚度较小的卡头端，卡口端设有厚度大于卡头端厚度的穿透槽，夹持组件包括托板和螺栓连接于托板上的压板，夹持组件以托板连接于U型座的盲端，U型座的底边上设有一排垂直于压板板面布置的针头。

所述第二夹持边包括D型座和连接于其竖直边上、位于D型座内的夹紧组件，D型座的圆弧边的中部为开口，开口处设有封闭板，D型座的两顶点一个为平板型插头端、另一个为开设有穿透凹槽的插口端，穿透凹槽的厚度大于插头端和所述卡头端的厚度，夹紧组件包括底板和螺栓连接于底板上的盖板，夹紧组件以底板与D型座相连，D型座的竖直边上设有一排垂直于盖板板面布置的针头。

所述第三夹持边的结构与第二夹持边的结构相同，第四夹持边的结构与第一夹持边的结构相同。

所述第一夹持边以其卡头端与第二夹持边的插口端铰接，第二夹持边以其插头端与第三夹持边的插口端铰接，第三夹持边以其插头端与第四夹持边的卡口端铰接，第四夹持边以其卡头端与第一夹持边的卡口端铰接，铰接位置处均设有所述铰接轴。

所述铰接轴为T型轴，其杆部的外端为螺纹端，各夹持边铰接于铰接轴上后通过配套的螺母锁紧。

为了保证转动灵活度的同时避免转动过程中相邻夹持边之间出现摩擦力，在所述铰接轴与各夹持边之间均设有轴承，各个铰接轴的杆部均设有轴肩，保证同一铰接轴上的相邻两夹持边之间有间距。

为了便于控制织物在拉伸前处于张紧状态，使所述可调初张构件为气缸，可调初张构件设置于所述底板与所述封闭板之间，所述底板外侧设有穿过底板的直线轴承，气缸能够带动夹紧组件沿直线轴承往返运动。

为了便于进行小位移拉伸试验，为了放大测量力以减少误差，在述连接头与所述夹持框之间设置有行程放大机构，行程放大机构为成四边形设置的四连杆机构，行程放大机构以其一顶点与连接头相连、以其对角处的另一顶点与夹持框的铰接轴相连。

本发明在进行编织物剪切性能测试前先将编织物通过夹持边夹紧的同时用针头穿过织物完成固定，在织物固定好后通过可调初张构件作用使编织物处于张紧状态，再拉动连接头即可开始测试，测试过程中编织物的张力方向由于针头的作用使张力方向一直与编织物的轴向相同，提高测试结果的精确度，提高测试结果的可靠性；同时织物在成形时，它的张力状态是变化的，本发明可以通过可调初张构件进行不同张力值的张紧，从而测量不同张力时织物的剪切性能。

附图说明

图1为本发明一个优选实施例的俯视示意图。

图2为图1中第三铰接轴处轴侧剖视示意图。

图3为图1中第四铰接轴处轴侧剖视示意图。

图示序号：

1—夹持框、2—连接头、3—针头、4—行程放大机构4、5—直线轴承、6—第一铰接轴、7—第二铰接轴、8—第三铰接轴、9—第四铰接轴、10—张紧气缸、11—第一夹持边、12—第二夹持边、13—第三夹持边、14—第四夹持边、111—U型座、112—加强板、113—夹持组件、121—D型座、122—夹紧组件、123—封闭板、1131—托板、1132—压板、1221—底板、1222—盖板。

具体实施方式

如图1—3所示，本实施例提供的这种纤维织物张力-剪切复合性能测试夹具，它包括夹持框1、连接头2、针头3和行程放大机构4。夹持框1为四边形框体，它包括依次铰接的第一夹持边11、第二夹持边12、第三夹持边13和第四夹持边14，其中第三夹持边与第二夹持边结构相同，第四夹持边与第一夹持边结构相同。各铰接边上均沿边长方向布置有一排针头，在测试前通过针头固定编织物，使编织物在拉伸测试过程中所受张力沿垂直于针头的方向即张力方向为编织物的轴向。两个连接头中的一个设置于第四夹持边与第一夹持边的铰接位置，另一个设置于第二夹持边与第三夹持边的铰接位置，在测试时将其中一个连接头固定，然后将另一个连接头与拉伸机连为一体即可。行程放大机构4为设置于连接头与夹持框之间的成四边形设置的四连杆机构，行程放大机构以其一顶点与拉伸机处的连接头相连、以其对角处的另一顶点与夹持框的铰接轴相连，在试验过程中能够放大测量力以减少误差，提高了测量准确度与计算精度，也便于进行小位移拉伸试验。

第一夹持边11包括U型座111和封闭U型座开口端的加强板112以及连接于U型座内的夹持组件113，U型座的一端为厚度较大的卡口端、另一端为厚度较小的卡头端，卡口端设有厚度大于卡头端厚度的穿透槽，夹持组件113包括托板1131和螺栓连接于托板上的压板1132。

第二夹持边12包括D型座121和连接于其竖直边上、位于D型座内的夹紧组件122，D型座的圆弧边的中部为开口，开口处设有封闭板123，D型座的两顶点一个为平板型插头端、另一个为开设有穿透凹槽的插口端，穿透凹槽的厚度大于插头端和所述卡头端的厚度，夹紧组件122包括底板1221和螺栓连接于底板上的盖板1222，夹紧组件以底板与D型座相连，在底板与封闭板之间设有与D型座竖直边垂直的张紧气缸10，D型座的底板外侧设有穿过底板的直线轴承5，张紧气缸能够带动夹紧组件沿直线轴承往返运动，以便于保证编织物在拉伸前处于张紧状态，且可以通过配合数显表使该状态下的拉伸力精准可控。

在装配过程中，将第一夹持边的卡头端与伸入第二夹持边的插口端内，并同时套于第一铰接轴6上；将第二夹持边的插头端伸入第三夹持边的插口端内并套于第二铰接轴7上；将第三夹持边的插头端伸入第四夹持边的卡口端内并同时套于第三铰接轴8上；将第四夹持边的卡头端伸入第一夹持边的卡口端内并同时套入第四铰接轴9上，再通过相应的挡板和螺母锁紧即可。各铰接轴均为T型轴，其杆部的外端为螺纹端，在各铰接轴的杆部与各铰接边之间均设有深沟球轴承或止推轴承在保证受力的同时也保证转动的灵活度，并且在各个铰接轴的杆部均设有轴肩，通过轴肩保证同一铰接轴上的相邻两夹持边之间有间距，从而避免转动过程中相邻夹持边之间出现摩擦力，提高测试的精准度。

本实施例在进行编织物剪切性能测试前先将编织物铺平布置于各夹持边上，再通过第一、第四夹持边的托板和压板夹紧，通过第二、第三夹持边的底板和盖板夹紧，并使针头穿过编织物，提高固定效果，然后控制两个气缸作用，使织物处于张紧装置，再将两连接头中的一个固定，另一个与拉伸机连接，启动拉伸机即可开始测试。测试过程中针头起导向作用，使编织物的张力方向由于针头的作用使张力方向一直与编织物的轴向相同，提高测试结果的精确度，提高测试结果的可靠性。同时，织物在成形时，它的张力状态是变化的，本实施可以通过两侧气缸进行不同张力值的张紧，从而测量不同张力时织物的剪切性能，还可以通过配置数显表来精确的控制整个张紧力，提高测试结果的精确度。

作为形成放大机构的替代方案，还可以将第一夹持边和第四夹持边在第四铰接轴处向外延伸，再将延伸出的外端各自通过一个连杆与连接头铰接即可。