本發(fā)明涉及一種_多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具_(dá)技術(shù),屬于_剪切試驗(yàn)夾具_(dá)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

螺栓、銷(xiāo)釘作為常用的連接件，廣泛應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中。一旦連接件發(fā)生了連接失效，其結(jié)構(gòu)的完整性和功能的完備性將受到嚴(yán)峻地考驗(yàn)，剪切失效是其最為常見(jiàn)的破壞模式，因此研究圓柱形試件(如：螺栓、銷(xiāo)釘?shù)?的剪切性能變得尤為重要?，F(xiàn)有的剪切試驗(yàn)夾具如中國(guó)專(zhuān)利cn202548007u公開(kāi)的“螺栓剪切試驗(yàn)用夾具”，其剪切孔設(shè)置于夾具整體結(jié)構(gòu)上，若需完成不同直徑的螺栓剪切試驗(yàn)需要重新加工整套夾具，極不經(jīng)濟(jì)且耗時(shí)。

在實(shí)際工程中，由于結(jié)構(gòu)的振動(dòng)以及材料的蠕變，在連接部位可能會(huì)出現(xiàn)一定寬度的縫隙(即：剪切帶)，目前現(xiàn)有的剪切器還無(wú)法完成不同剪切帶寬度下圓柱形試件的剪切力學(xué)性能測(cè)量。

在航空航天領(lǐng)域，由于苛刻服役環(huán)境的限制，復(fù)合材料應(yīng)用十分廣泛，目前復(fù)合材料銷(xiāo)釘、螺栓已經(jīng)成功應(yīng)用于飛行器結(jié)構(gòu)中。然而復(fù)合材料具有各向異性的特點(diǎn)，在各個(gè)方向上其力學(xué)性能差異較大，目前現(xiàn)有的剪切夾具均不具有測(cè)量圓柱形試件不同方向剪切力學(xué)性能的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明的目的在于提供一種僅需更換剪切內(nèi)環(huán)即可完成不同直徑多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具；同時(shí)該夾具還可完成不同剪切帶寬度的剪切力學(xué)性能測(cè)量試驗(yàn)；針對(duì)各向異性材料，該夾具可完成圓柱形試件在不同方向的剪切試驗(yàn)。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具，該夾具包括固定裝置，預(yù)緊螺栓，加載裝置，刻度剪切內(nèi)環(huán)，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)和中部剪切內(nèi)環(huán)；所述的固定裝置的兩側(cè)懸臂分別設(shè)置有刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔；

刻度剪切內(nèi)環(huán)設(shè)置于固定裝置左側(cè)懸臂的刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔內(nèi)，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)設(shè)置于固定裝置右側(cè)懸臂的可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔內(nèi)，在刻度剪切內(nèi)環(huán)與可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)之間設(shè)置有中部剪切內(nèi)環(huán)，刻度剪切內(nèi)環(huán)，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)和中部剪切內(nèi)環(huán)的軸線方向在同一直線上；加載裝置置于中部剪切內(nèi)環(huán)上表面；貫穿刻度剪切內(nèi)環(huán)、中部剪切內(nèi)環(huán)和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)的軸線方向上設(shè)置有放置試件的剪切孔，根據(jù)不同試件尺寸更換對(duì)應(yīng)剪切孔直徑的剪切內(nèi)環(huán)。

優(yōu)選的，所述的固定裝置左側(cè)懸臂在開(kāi)孔頂部設(shè)置有一條定位線，用于刻度剪切內(nèi)環(huán)的安裝定位；右側(cè)懸臂凸起內(nèi)設(shè)置有與預(yù)緊螺栓配合的螺紋孔，螺紋孔與可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔同心。

優(yōu)選的，所述的預(yù)緊螺栓設(shè)置有具有與固定裝置配合的螺紋。

優(yōu)選的，所述的加載裝置頂部用于試驗(yàn)儀器直接加載；底部設(shè)置有與中部剪切內(nèi)環(huán)配合的圓弧形凹槽。

優(yōu)選的，所述的刻度剪切內(nèi)環(huán)在外側(cè)設(shè)置有定位線和角度線，分別用于刻度剪切內(nèi)環(huán)的安裝定位和調(diào)整材料的剪切加載方向；在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制刻度剪切內(nèi)環(huán)的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差。

優(yōu)選的，所述的可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過(guò)度的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；伸入固定裝置部分與預(yù)緊螺栓配合實(shí)現(xiàn)水平位置的調(diào)節(jié)，最終完成不同剪切帶寬度的圓柱形試件剪切試驗(yàn)。

優(yōu)選的，所述的中部剪切內(nèi)環(huán)的兩側(cè)采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，根據(jù)試驗(yàn)需求與預(yù)緊螺栓配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度均為20mm，使刻度剪切內(nèi)環(huán)，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)和中部剪切內(nèi)環(huán)在未擰緊預(yù)緊螺栓時(shí)也能緊密配合。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明采用三個(gè)剪切內(nèi)環(huán)作為主要的剪切裝置，對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的圓柱形試件，只需加工對(duì)應(yīng)剪切孔直徑的剪切內(nèi)環(huán)即可完成剪切試驗(yàn)，可大量節(jié)約成本及時(shí)間；采用16mm厚度的中間內(nèi)環(huán)，通過(guò)與預(yù)緊螺栓配合可實(shí)現(xiàn)不同剪切帶寬度的圓柱形試件剪切試驗(yàn)；針對(duì)各向異性材料圓柱形試件，可通過(guò)刻度剪切內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)剪切方向，實(shí)現(xiàn)不同材料方向的剪切試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2是固定裝置結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3是圖2的左視圖，

圖4是刻度剪切內(nèi)環(huán)示意圖，

圖5是圖4的俯視圖，

圖6是加載裝置示意圖，

圖7是圖6的左視圖，

圖中：1-固定裝置、2-預(yù)緊螺栓、3-加載裝置、4-刻度剪切內(nèi)環(huán)、5-可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)、6-中部剪切內(nèi)環(huán)、7-剪切孔、8-刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔、9-可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔、10-預(yù)緊螺紋孔、11-固定裝置上定位線、12-刻度內(nèi)環(huán)上定位線、13-角度線、14-加載裝置上圓弧形凹槽、15-加載裝置的加載端。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的一種多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具，該夾具包括固定裝置1，預(yù)緊螺栓2，加載裝置3，刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6；所述的固定裝置1的兩側(cè)懸臂分別設(shè)置有刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔8和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9；刻度剪切內(nèi)環(huán)4設(shè)置于固定裝置1左側(cè)懸臂的刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔8內(nèi)，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5設(shè)置于固定裝置1右側(cè)懸臂的可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9內(nèi)，在刻度剪切內(nèi)環(huán)4與可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5之間設(shè)置有中部剪切內(nèi)環(huán)6，刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6的軸線方向在同一直線上；加載裝置3置于中部剪切內(nèi)環(huán)6上表面；貫穿刻度剪切內(nèi)環(huán)4、中部剪切內(nèi)環(huán)6和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5的軸線方向上設(shè)置有放置試件的剪切孔7，根據(jù)不同試件尺寸更換對(duì)應(yīng)剪切孔7直徑的剪切內(nèi)環(huán)。

所述的固定裝置1左側(cè)懸臂在開(kāi)孔頂部設(shè)置有一條定位線，用于刻度剪切內(nèi)環(huán)4的安裝定位；右側(cè)懸臂凸起內(nèi)設(shè)置有與預(yù)緊螺栓2配合的螺紋孔10，螺紋孔10與可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9同心。

所述的預(yù)緊螺栓2設(shè)置有具有與固定裝置配合的螺紋。

所述的加載裝置3頂部用于試驗(yàn)儀器直接加載；底部設(shè)置有與中部剪切內(nèi)環(huán)配合的圓弧形凹槽。

所述的刻度剪切內(nèi)環(huán)4在外側(cè)設(shè)置有定位線和角度線，分別用于刻度剪切內(nèi)環(huán)的安裝定位和調(diào)整材料的剪切加載方向；在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制刻度剪切內(nèi)環(huán)4的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差。

所述的可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過(guò)度的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；伸入固定裝置部分與預(yù)緊螺栓配合實(shí)現(xiàn)水平位置的調(diào)節(jié)，最終完成不同剪切帶寬度的圓柱形試件剪切試驗(yàn)。

所述的中部剪切內(nèi)環(huán)6的兩側(cè)采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，根據(jù)試驗(yàn)需求與預(yù)緊螺栓配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度均為20mm，使刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6在未擰緊預(yù)緊螺栓時(shí)也能緊密配合。

所述的刻度剪切內(nèi)環(huán)在外側(cè)設(shè)置有定位線和角度線，分別用于刻度剪切內(nèi)環(huán)的安裝定位和調(diào)整材料的剪切加載方向；在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制剪切內(nèi)環(huán)的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差。

所述的可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺(tái)，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過(guò)度的水平向外移動(dòng)；凸臺(tái)外表面采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；伸入固定裝置部分可與預(yù)緊螺栓配合實(shí)現(xiàn)水平位置的調(diào)節(jié)，最終完成不同剪切帶寬度的圓柱形試件剪切試驗(yàn)。

所述的中部剪切內(nèi)環(huán)的兩側(cè)采用磨床打磨，用于降低由于剪切內(nèi)環(huán)之間摩擦而引起的試驗(yàn)誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，可根據(jù)試驗(yàn)需求與預(yù)緊螺栓配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗(yàn)的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度均為20mm，可使三個(gè)剪切內(nèi)環(huán)在未擰緊預(yù)緊螺栓時(shí)也能緊密配合。

實(shí)施例1：一種多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具，包括固定裝置1，預(yù)緊螺栓2，加載裝置3，刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚20mm)，貫穿三個(gè)剪切內(nèi)環(huán)軸線方向上設(shè)置有放置試件的圓形孔7。如圖1-圖7所示，依次將可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9中，刻度剪切內(nèi)環(huán)4沿小頭置于刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔8中，在刻度剪切內(nèi)環(huán)4和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個(gè)內(nèi)環(huán)的圓形孔7內(nèi)貫穿插入圓柱形試件，旋緊預(yù)緊螺栓使得三個(gè)內(nèi)環(huán)緊密接觸，最后將加載裝置置于中部剪切內(nèi)環(huán)上，使凹槽14與中部剪切內(nèi)環(huán)6相互配合。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)加載裝置的加載端進(jìn)行加載，按試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，記錄試驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)施例2：一種多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具，包括固定裝置1，預(yù)緊螺栓2，加載裝置3，刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚16mm)，貫穿三個(gè)剪切內(nèi)環(huán)軸線方向上設(shè)置有放置試件的圓形孔7。如圖1-圖7所示，依次將可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9中，刻度剪切內(nèi)環(huán)4沿小頭置于刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔8中，在刻度剪切內(nèi)環(huán)4和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個(gè)內(nèi)環(huán)的圓形孔7內(nèi)貫穿插入圓柱形試件。在刻度剪切內(nèi)環(huán)4、中部剪切內(nèi)環(huán)6、可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5的相互配合面間插入特定厚度的金屬片(如：塞規(guī))并旋緊預(yù)緊螺栓實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切帶寬度的控制。最后將加載裝置置于中部剪切內(nèi)環(huán)上，使凹槽14與中部剪切內(nèi)環(huán)6相互配合。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)加載裝置的加載端進(jìn)行加載，按試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，記錄試驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)施例3：一種多功能圓柱形試件剪切試驗(yàn)夾具，包括固定裝置1，預(yù)緊螺栓2，加載裝置3，刻度剪切內(nèi)環(huán)4，可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚20mm)，貫穿三個(gè)剪切內(nèi)環(huán)軸線方向上設(shè)置有放置試件的圓形孔7。如圖1-圖7所示，依次將可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)固定孔9中；刻度剪切內(nèi)環(huán)4沿小頭置于刻度剪切內(nèi)環(huán)固定孔8中，并使得刻度剪切內(nèi)環(huán)上定位線12與固定裝置上定位線11在同一直線上；在刻度剪切內(nèi)環(huán)4和可動(dòng)剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個(gè)內(nèi)環(huán)的圓形孔7內(nèi)貫穿插入圓柱形試件，根據(jù)試驗(yàn)需要對(duì)照刻度線13調(diào)整銷(xiāo)釘材料方向與固定裝置上定位線方向呈對(duì)應(yīng)的角度，并旋上預(yù)緊螺栓。將加載裝置置于中部剪切內(nèi)環(huán)上，使凹槽14與中部剪切內(nèi)環(huán)6相互配合。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)對(duì)加載裝置的加載端進(jìn)行加載，按試驗(yàn)要求進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，記錄試驗(yàn)結(jié)果。