專利名稱：一種剪切加載夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種剪切加載夾具屬于靜強(qiáng)度測試領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)的發(fā)展，力求尋找一種安全、快捷、性能優(yōu)異的金屬板材連接方式以替代傳統(tǒng)的鉚接、螺接方式，用以改善連接部位的綜合性能。近年來隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展，激光、攪拌摩擦焊接件的性能在不斷改善，但是無論哪種焊接對接焊縫的剪切性能均無簡單、可行的方法進(jìn)行測量，沒有標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法，急需研究一種簡單、易行的金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度的測試方法。金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度測試試驗(yàn)就是針對航空結(jié)構(gòu)或船舶工業(yè)飛機(jī)或輪船的蒙皮常常需要用焊接對接的方式連接，對焊縫需要做剪切強(qiáng)度試驗(yàn)。本方法研究的簡單測試裝置解決了這一難題，并用應(yīng)變測量結(jié)果做了驗(yàn)證，滿足性能測試的要求。一般來說飛機(jī)結(jié)構(gòu)大多采用鉚接連接，目前國內(nèi)外均沒有金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，國內(nèi)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)(GB/T7124-2008)有“膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測定”，加載試件夾具見圖1，此方法針對搭接結(jié)構(gòu)形式，可以進(jìn)行搭接點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)剪切強(qiáng)度測試，無法進(jìn)行板材對接焊縫剪切強(qiáng)度測試。HB6736-93曾給出“金屬板材剪切試驗(yàn)方法”，該方法優(yōu)點(diǎn)是不需要特殊夾具，缺點(diǎn)是使用受限；僅僅針對金屬板材小試驗(yàn)件，剪切面積很小(3mm2)，試驗(yàn)件加工要求嚴(yán)格，見圖2 ;對薄試驗(yàn)件容易產(chǎn)生翹曲，翹曲就會嚴(yán)重影響試驗(yàn)結(jié)果，且存在試驗(yàn)件加載過程的轉(zhuǎn)動問題，因此，該方法不適合金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度測試(焊接金屬板材厚度不同、焊縫表面不大平整、測量焊縫的剪切強(qiáng)度焊縫需要有一定長度)，本試驗(yàn)加載方法解決了這一難題，不但可以實(shí)現(xiàn)金屬板材對接焊縫的剪切強(qiáng)度測試也可進(jìn)行不同厚度金屬板材本身的剪切強(qiáng)度測試，且夾具簡單、測試精度滿足要求是前所未有的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種簡單、易行的、準(zhǔn)確測試金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案:一種剪切加載夾具，該夾具用于帶焊縫試驗(yàn)件4，帶焊縫試驗(yàn)件4是由兩個(gè)長度均為LI，寬度均為L2的長方形金屬板材7焊接而成，兩個(gè)長方形金屬板材7以焊縫6為對稱軸進(jìn)行焊接，形成對稱或反對稱結(jié)構(gòu)，該夾具包括加載夾板2、加載連接螺栓3、墊片5，加載夾板2是由矩形鋼板一 8，矩形鋼板二 9組成的L型的鋼板，矩形鋼板二 9與長方形金屬板材7的形狀相同，矩形鋼板一 8的長邊與矩形鋼板二 9的短邊相連，且矩形鋼板二 9的一條長邊與矩形鋼板一 8的一條短邊在一條直線上，矩形鋼板一 8的長邊為L3，其中L2+50_彡L3彡2禮2，矩形鋼板一 8的寬邊為L4，其中60_彡L4彡80mm ;將兩個(gè)加載夾板2重合放置作為一組，把帶焊縫試驗(yàn)件4夾在兩組加載夾板2中間，對兩組加載夾板2與帶焊縫試驗(yàn)件4進(jìn)行配鉆并用加載連接螺栓3固定連接；墊片5為矩形金屬板材，其長度、寬度分別與矩形鋼板一 8的長度、寬度相同，墊片5的厚度與帶焊縫試驗(yàn)件4的厚度相同，將兩個(gè)墊片5分別夾在兩組加載夾板2中間，位置與矩形鋼板一 8重合。本發(fā)明的有益效果:由于該加載夾具僅僅是由幾個(gè)相同尺寸的加載夾板2、加載連接螺栓3對稱或反對稱裝置組成，通過對帶焊縫試驗(yàn)件4兩邊施加平行反向拉伸載荷而實(shí)現(xiàn)對帶焊縫試驗(yàn)件4中心焊縫6施加剪切載荷，僅僅是通過試驗(yàn)機(jī)直接加載，所以只要保證加載夾板2、加載連接螺栓3的強(qiáng)度、剛度；保證加載連接螺栓3靠近焊縫6兩邊對稱、均勻分布，施加載荷的準(zhǔn)確度就可保證。

圖1是一種膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法示意圖，圖2是一種金屬板材剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法示意圖，圖3是本發(fā)明一種剪切加載夾具示意圖，圖4是本發(fā)明試驗(yàn)件示意圖，圖5是本發(fā)明加載夾板示意圖，圖6本發(fā)明試驗(yàn)件具體實(shí)施尺寸圖，圖7本發(fā)明加載夾板具體實(shí)施尺寸圖，圖8本發(fā)明一種剪切加載夾具具體實(shí)施示意圖。其中:1試驗(yàn)機(jī)夾持夾塊；2加載夾板；3加載連接螺檢；4試驗(yàn)件；5塾板；6焊縫；7長方形金屬板材7 ；8矩形鋼板一 ；9矩形鋼板二。
具體實(shí)施方式
發(fā)明原理:通過對帶焊縫試驗(yàn)件4兩側(cè)邊施加一對方向相反的平行拉伸載荷(一對反方向力)達(dá)到對帶焊縫試驗(yàn)件4中心焊縫6施加剪切載荷的作用，也就是通過試驗(yàn)機(jī)夾持夾塊I直接夾住兩對加載夾板2，加載夾板2通過加載連接螺栓3與帶焊縫試驗(yàn)件4連接，通過給帶焊縫試驗(yàn)件4兩邊施加均勻平行反向拉伸載荷達(dá)到給帶焊縫試驗(yàn)件4中間焊縫6施加剪切載荷的目的，最終通過帶焊縫試驗(yàn)件4被剪切破壞的載荷計(jì)算出焊縫6剪切破壞強(qiáng)度。已用圖3、5所示夾具及圖4形式帶焊縫試驗(yàn)件4進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)前首先將加載夾板2,帶焊縫試驗(yàn)件4用加載連接螺栓3連接在一起,帶焊縫試驗(yàn)件4及墊板5夾在兩加載夾板2中間，墊板5位于帶焊縫試驗(yàn)件4兩端頭與矩形鋼板一 8重合。帶焊縫試驗(yàn)件4的調(diào)試件焊縫6兩側(cè)粘貼應(yīng)變片，試驗(yàn)時(shí)如圖3所示對加載夾板2兩邊施加拉伸載荷，逐級加載直至帶焊縫試驗(yàn)件4中間焊縫6出現(xiàn)破壞,逐級記錄應(yīng)變測量結(jié)果并記錄破壞載荷。試驗(yàn)中用應(yīng)變測量做了驗(yàn)證(以剪應(yīng)變?yōu)橹?，另外兩個(gè)方向應(yīng)變占比例很小，在5%之內(nèi))，驗(yàn)證測量結(jié)果見表1，同時(shí)也用測量剪應(yīng)變值推算出剪切強(qiáng)度值與帶焊縫試驗(yàn)件4所加實(shí)際載荷值實(shí)測出剪切強(qiáng)度做了比較(見表2)，結(jié)果基本吻合，與材料實(shí)際剪切強(qiáng)度值(拉伸強(qiáng)度折算)一致，說明該種加載方法完全正確。表I試驗(yàn)中調(diào)試件的應(yīng)變測量結(jié)果[0019]
權(quán)利要求1.一種剪切加載夾具，該夾具用于帶焊縫試驗(yàn)件[4]，帶焊縫試驗(yàn)件[4]是由兩個(gè)長度均為LI，寬度均為L2的長方形金屬板材[7]焊接而成，兩個(gè)長方形金屬板材[7]以焊縫[6]為對稱軸進(jìn)行焊接，形成對稱或反對稱結(jié)構(gòu)，其特征在于，該夾具包括加載夾板[2]、加載連接螺栓[3]、墊片[5]，加載夾板[2]是由矩形鋼板一 [8]，矩形鋼板二 [9]組成的L型的鋼板，矩形鋼板二 [9]與長方形板材[7]的形狀相同，矩形鋼板一 [8]的長邊與矩形鋼板二 [9]的短邊相連，并使得矩形鋼板二 [9]的一條長邊與矩形鋼板一 [8]的一條短邊在一條直線上，矩形鋼板一 [8]的長邊為L3，其中L2+50mm彡L3彡2*L2，矩形鋼板一 [8]的寬邊為L4，其中60_80mm ;將兩個(gè)加載夾板[2]重合放置作為一組，把帶焊縫試驗(yàn)件[4]夾在兩組加載夾板[2]中間，對兩組加載夾板[2]與帶焊縫試驗(yàn)件[4]進(jìn)行配鉆并用加載連接螺栓[3]固定連接；墊片[5]為矩形金屬板材，其長度、寬度分別與矩形鋼板一 [8]的長度、寬度相同，墊片[5]的厚度與帶焊縫試驗(yàn)件[4]的厚度相同，將兩個(gè)墊片[5]分別夾在兩組加載夾板[2]中間 ，位置與矩形鋼板一 [8]重合。
專利摘要一種剪切加載夾具,屬于靜強(qiáng)度測試領(lǐng)域，通過加載夾板，加載連接螺栓，墊板，試驗(yàn)機(jī)完成，其原理是通過對試驗(yàn)件兩側(cè)長方形板施加一對方向相反的平行拉伸載荷達(dá)到對試件中心焊縫施加剪切載荷的目的，該加載夾具僅由4個(gè)相同尺寸的加載夾板、多個(gè)加載連接螺栓、墊板對稱或反對稱裝配組成，是通過試驗(yàn)機(jī)直接加載，所以只要保證加載夾板、連接螺栓的強(qiáng)度、剛度；螺栓在焊縫兩邊對稱、均勻分布，施加載荷的準(zhǔn)確度就可保證。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的簡單加載夾具，直接在試驗(yàn)機(jī)上加載就可方便、準(zhǔn)確的測出金屬板材對接焊縫的剪切強(qiáng)度，發(fā)明的簡單測試夾具解決了金屬板材對接焊縫剪切強(qiáng)度測試的難題。
文檔編號G01N3/04GK202994576SQ201220676650
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者劉秀麗, 李珊山, 董登科, 弓云昭 申請人:中國飛機(jī)強(qiáng)度研究所