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

背景技術(shù)：

螺栓、銷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，剪切失效是其最為常見的破壞模式，因此研究圓柱形試件(如：螺栓、銷釘?shù)?的剪切性能變得尤為重要?，F(xiàn)有的剪切試驗夾具如中國專利cn202548007u公開的“螺栓剪切試驗用夾具”，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需要重新加工整套夾具，極不經(jīng)濟且耗時。

在實際工程中，由于結(jié)構(gòu)的振動以及材料的蠕變，在連接部位可能會出現(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，在各個方向上其力學(xué)性能差異較大，目前現(xiàn)有的剪切夾具均不具有測量圓柱形試件不同方向剪切力學(xué)性能的功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：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夾具；同時該夾具還可完成不同剪切帶寬度的剪切力學(xué)性能測量試驗；針對各向異性材料，該夾具可完成圓柱形試件在不同方向的剪切試驗。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多功能圓柱形試件剪切試驗夾具，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)，可動剪切內(nèi)環(huán)設(shè)置于固定裝置右側(cè)懸臂的可動剪切內(nèi)環(huán)固定孔內(nèi)，在刻度剪切內(nèi)環(huán)與可動剪切內(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，用于限制刻度剪切內(nèi)環(huán)的水平向外移動；凸臺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誤差。

優(yōu)選的，所述的可動剪切內(nèi)環(huán)在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過度的水平向外移動；凸臺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誤差；伸入固定裝置部分與預(yù)緊螺栓配合實現(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。

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誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，根據(jù)試驗需求與預(yù)緊螺栓配合，實現(xiàn)對剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗的中部剪切內(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：

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

附圖說明

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。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其他實施方式，都屬于本發(fā)明所保護的范圍。

本發(fā)明的一種多功能圓柱形試件剪切試驗夾具，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)，可動剪切內(nèi)環(huán)5設(shè)置于固定裝置1右側(cè)懸臂的可動剪切內(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，用于限制刻度剪切內(nèi)環(huán)4的水平向外移動；凸臺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誤差。

所述的可動剪切內(nèi)環(huán)5在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過度的水平向外移動；凸臺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誤差；伸入固定裝置部分與預(yù)緊螺栓配合實現(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。

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誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，根據(jù)試驗需求與預(yù)緊螺栓配合，實現(xiàn)對剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗的中部剪切內(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，用于限制剪切內(nèi)環(huán)的水平向外移動；凸臺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誤差。

所述的可動剪切內(nèi)環(huán)在內(nèi)側(cè)設(shè)置有凸臺，用于限制剪切內(nèi)環(huán)過度的水平向外移動；凸臺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誤差；伸入固定裝置部分可與預(yù)緊螺栓配合實現(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。

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誤差；其中用于完成剪切帶寬度試驗的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度為16mm，可根據(jù)試驗需求與預(yù)緊螺栓配合，實現(xiàn)對剪切帶寬度的控制；其他剪切試驗的中部剪切內(nèi)環(huán)厚度均為20mm，可使三個剪切內(nèi)環(huán)在未擰緊預(yù)緊螺栓時也能緊密配合。

實施例1：一種多功能圓柱形試件剪切試驗夾具，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，可動剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚20mm)，貫穿三個剪切內(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，依次將可動剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動剪切內(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和可動剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個內(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。啟動試驗機對加載裝置的加載端進行加載，按試驗要求進行試驗測量，記錄試驗結(jié)果。

實施例2：一種多功能圓柱形試件剪切試驗夾具，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，可動剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚16mm)，貫穿三個剪切內(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，依次將可動剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動剪切內(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和可動剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個內(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)緊螺栓實現(xiàn)對剪切帶寬度的控制。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。啟動試驗機對加載裝置的加載端進行加載，按試驗要求進行試驗測量，記錄試驗結(jié)果。

實施例3：一種多功能圓柱形試件剪切試驗夾具，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，可動剪切內(nèi)環(huán)5和中部剪切內(nèi)環(huán)6(厚20mm)，貫穿三個剪切內(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，依次將可動剪切內(nèi)環(huán)5沿小頭置于可動剪切內(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和可動剪切內(nèi)環(huán)5中放入中部剪切內(nèi)環(huán)6，并在三個內(nèi)環(huán)的圓形孔7內(nèi)貫穿插入圓柱形試件，根據(jù)試驗需要對照刻度線13調(diào)整銷釘材料方向與固定裝置上定位線方向呈對應(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。啟動試驗機對加載裝置的加載端進行加載，按試驗要求進行試驗測量，記錄試驗結(jié)果。