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原文传递一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置

专利名称：	一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置
摘要：	本发明提供一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，它包括：台架，上层经、纬向支撑横梁，垂直立柱，顶角加强接头，中层经、纬向横梁，双轴向拉伸试样，试样固定卡头，经、纬向试样固定卡头，位置松紧调节器，经、纬向位置松紧调节器，上层横梁定位器，拉伸载荷传递带，经、纬向拉伸载荷传递带，经、纬向横梁传递带限位器，经、纬向载荷转接板，疲劳载荷加载件，经、纬向疲劳载荷砝码，经、纬向载荷连接绳，经、纬向载荷弹性绳，疲劳加载件，疲劳电机，变载荷凸轮，弹性绳固定件，中心弹性绳固定球，中心固定支柱；本发明设计的结构较简结，安装方便，且易于维护和成本低。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中国人民解放军国防科技大学
发明人：	刘龙斌;杨华波;胡凡;许秋平;赵磊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910011572.2
公开号：	CN109724879A
代理机构：	北京慧泉知识产权代理有限公司
代理人：	王顺荣;唐爱华
分类号：	G01N3/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	410073 湖南省长沙市开福区德雅路109号
主权项：	1.一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：它包括：台架(1)、上层经向支撑横梁(11)、上层纬向支撑横梁(12)、垂直立柱(13)、顶角加强接头(14)、中层经向横梁(15)、中层纬向横梁(16)、双轴向拉伸试样(2)、试样固定卡头(3)、经向试样固定卡头(31)、纬向试样固定卡头(32)、位置松紧调节器(4)、经向位置松紧调节器(41)、纬向位置松紧调节器(42)、上层横梁定位器(43)、拉伸载荷传递带(5)、经向拉伸载荷传递带(51)、纬向拉伸载荷传递带(52)、经向横梁传递带限位器(53)、纬向横梁传递带限位器(54)、经向载荷转接板(55)、纬向载荷转接板(56)、疲劳载荷加载件(6)、经向疲劳载荷砝码(61)、纬向疲劳载荷砝码(62)、经向载荷连接绳(63)、纬向载荷连接绳(64)、经向载荷弹性绳(65)、纬向载荷弹性绳(66)、疲劳加载件(7)、疲劳电机(71)、变载荷凸轮(72)、弹性绳固定件(8)、中心弹性绳固定球(81)、中心固定支柱(82)；以上部件相互之间位置关系是：台架(1)四角的顶角加强接头(14)用于固定安装上层经向支撑横梁(11)、上层纬向支撑横梁(12)和垂直立柱(13)，以形成该装置的一个基础台架；在其中一根上层经向支撑横梁(11)和上层纬向支撑横梁(12)位置的下方平行位置分别安装有中层经向横梁(15)和中层纬向横梁(16)，上述两横梁(15、16)的两端分别连接在相应垂直立柱(13)的中间区域；上层台面主要由二根上层经向支撑横梁(11)和二根上层纬向支撑横梁(12)，它们中的一根上层经向支撑横梁(11)和一根上层纬向支撑横梁(12)的中间位置安装有同轴的经向横梁传递带限位器(53)和纬向横梁传递带限位器(54)，剩余两横梁分别安装有上层横梁定位器(43)；台架(1)台面的中央为被测试的双轴向拉伸试样(2)，其经向和纬向共四边中的两条边分别通过经向试样固定卡头(31)和纬向试样固定卡头(32)与经向位置松紧调节器(41)和纬向位置松紧调节器(42)连接固定，上述经向和纬向位置松紧调节器(41、42)固定于相应位置的上层横梁定位器；经向试样固定卡头(31)和纬向试样固定卡头(32)均用螺栓进行紧固；双轴向拉伸试样(2)的另外两条边通过另一组经向试样固定卡头(31)和纬向试样固定卡头(41)分别与经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)连接，经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)分别限制在其相应方向的经向横梁传递带限位器(53)和纬向横梁传递带限位器(54)内，防止出现轴向位移；经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)的另一端分别与经向载荷连接绳(63)和纬向载荷连接绳(64)经过经向载荷转接板(55)与纬向载荷转接板(56)连接固定，基中经向载荷转接板(55)与纬向载荷转接板(56)由螺栓紧固；经向载荷连接绳(65)和纬向载荷连接绳(66)的下端分别挂有若干个经向疲劳载荷砝码(61)和纬向疲劳载荷砝码(62)，上述砝码亦连接在经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)上，并且分别通过中层经向横梁(15)和中层纬向横梁(16)再穿过相应方向的变载荷凸轮(72)固定在中心弹性绳固定球(81)上，中心弹性绳固定球(81)连接于中心弹性绳固定支柱(82)上；变载荷凸轮(72)通过键连接固定于疲劳电机(71)的转轴上；所述台架(1)上的上层经向支撑横梁(11)、上层纬向支撑横梁(12)、垂直立柱(13)、顶角加强接头(14)、中层经向横横梁(15)和中层纬向横梁(16)均为不锈钢材质；台架(1)的上层桌面由2根上层经向支撑横梁(11)和2根上层纬向支撑横梁(12)通过顶角加强接头(14)连接成一体；两根上层经向支撑横梁(11)中的一根在杆的中间安装有一个上层横梁定位器(43)，与其平行的另一根上层经向支撑横梁(11)的中间安装有经向横梁传递带限位器(53)；同样的，两根上层纬向支撑横梁(12)中的一根在杆的中间安装有一个上层横梁定位器(43)，与其平行的另一根上层纬向支撑横梁(12)的中间安装有纬向横梁传递带限位器(54)；上层经向支撑横梁(11)和上层纬向支撑横梁(12)为圆柱杆；上述上层横梁定位器(43)、经向横梁传递带限位器(53)和纬向横梁传递带限位器(54)可以沿着所安装轴轴心转动，但轴向自由度被限制；在安装有上层横梁定位器43的两根横梁(11、12)下方的平行位置分别平行安装有中层经向横梁15和中层纬向横梁16，其两端分别焊接在相应垂直立柱13的中间区域；垂直立柱(13)其截面为正方形；上述部件均进行连接固定；所述的双轴向拉伸试样(2)预先裁切成“十”字形状，具体的尺寸根据实验设计确定；该试样(2)的四周均被经向试样固定卡头(31)和纬向试样固定卡头(32)固定，并用螺栓紧固；所述试样固定卡头(3)包括经向试样固定卡头(31)和纬向试样固定卡头(32)；它们与经向载荷转接板(55)和纬向载荷转接板(56)均由两块面板组成，铝合金材质且形状完全相同；两板料相邻接触面为锯齿形，相互嵌入，被测双轴向试样(2)夹在两锯齿形板块中间；经向试样固定卡头(31)、纬向试样固定卡头(32)、经向载荷转接板(55)和纬向载荷转接板(56)的矩形表面上对称设计有四个螺栓孔，它们的安装方式完全相同且均通过螺栓进行紧固；所述经向位置松紧调节器(41)和纬向位置松紧调节器(42)是一种钢丝绳收紧器；通过旋转其上的花篮螺杆来调节双轴向拉伸试样(2)的初始位置；所述上层横梁定位器(43)为圆柱环；该圆柱环与其安装轴同轴心，有转动自由度而轴向自由度被限制；圆柱环边缘连接一根圆柱，圆柱另一端连接一个空心圆环；经向位置松紧调节器(41)和纬向位置松紧调节器(42)上的吊钩可以钩住该空心圆柱进行固定；所述经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)通过纤维增强布料编织而成；其宽度与被测双轴向拉伸试样(2)的边宽相同；通过纤维增强面料编织而成的布料有弹性模量大不易拉伸变形的特性；所述经向横梁传递带限位器(53)和纬向横梁传递带限位器(54)用于限制经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)的轴向位移；经向横梁传递带限位器(53)和纬向横梁传递带限位器(54)分别与上层经向支撑横梁(11)和上层纬向支撑横梁(12)同轴心且有转动自由度，但轴向自由度被限制；所述经向疲劳载荷砝码(61)和纬向疲劳载荷砝码(62)有多种不同重量的型号；上述砝码(61、62)为带缺口的圆柱体，缺口从圆心到圆柱的边缘，通过该缺口可以安放经向疲劳载荷砝码(61)和纬向疲劳载荷砝码(62)在经向载荷连接绳(65)和纬向载荷连接绳(66)上；所述经向载荷连接绳(63)和纬向载荷连接绳(64)是用麻绳；经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)是用弹力绳；所述疲劳电机(71)的额定工作电压220V，可根据需要进行变频无级调速；疲劳电机(71)上的变载荷凸轮(72)为PP尼龙料，其轮廓曲线根据试验所需交变载荷大小、经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)的弹性模量K进行设计；变载荷凸轮(72)边缘有一个凹槽，可以嵌放经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)而防止其脱落跑偏；所述弹性绳固定件(8)包括中心弹性绳固定球(81)和中心固定支柱(82)；将上述两者连接在一起组成弹性绳固定件(8)，用于固定经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)。 2.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：该上层经向支撑横梁(11)和上层纬向支撑横梁(12)为直径为20mm、长1m圆柱杆。 3.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：该垂直立柱(13)长800mm，其截面为正方形，边长为40mm。 4.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：该经向试样固定卡头(31)、纬向试样固定卡头(32)、经向载荷转接板(55)和纬向载荷转接板(56)的矩形表面上对称设计有四个螺栓孔，其螺栓孔直径为Ф6mm；它们的安装方式完全相同且均通过M6的螺栓进行紧固。 5.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述经向位置松紧调节器(41)和纬向位置松紧调节器(42)是一种钢丝绳收紧器；通过旋转其上的花篮螺杆来调节双轴向拉伸试样(2)的初始位置，该花篮螺栓型号为M8。 6.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述上层横梁定位器(43)为内圆直径为15mm外圆直接为20mm轴向长12mm的圆柱环；该圆柱环与其安装轴同轴心，有转动自由度而轴向自由度被限制；圆柱环边缘连接一根长为6mm直径为3mm的圆柱，圆柱另一端连接一个空心圆环；经向位置松紧调节器(41)和纬向位置松紧调节器(42)上的吊钩能钩住该空心圆柱进行固定。 7.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述经向拉伸载荷传递带(51)和纬向拉伸载荷传递带(52)通过纤维增强布料编织而成；其宽度与被测双轴向拉伸试样(2)的边宽相同为300mm。 8.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述经向疲劳载荷砝码(61)和纬向疲劳载荷砝码(62)，其重量有50g至5000g；上述砝码(61、62)为带缺口的圆柱体，缺口从圆心到圆柱的边缘且其宽度为10mm，其材质均为铸铁。 9.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述经向载荷连接绳(63)和纬向载荷连接绳(64)是用直径为6mm的麻绳；经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)是用直径为3mm的弹力绳。 10.根据权利要求1所述的一种柔性纤维增强薄膜双轴向应力疲劳加载试验装置，其特征在于：所述弹性绳固定件(8)包括半径为70mm的中心弹性绳固定球(81)和截面边长为40mm的正方形轴向长260mm中心固定支柱(82)；将上述两者焊接在一起组成弹性绳固定件(8)，用于固定经向载荷弹性绳(65)和纬向载荷弹性绳(66)。
所属类别：	发明专利