摘 要
03、轴向加载方法
3.1.1、剪切载荷
一种广泛使用的压缩加载夹具是伊利诺伊理工学院研究所（IITRI）夹具，它让位于许多基本原理的修改版本。另一种类似的剪切加载夹具是塞拉尼斯Celanese型夹具。使用锥形握把代替楔形握把。由于可自我调节的夹持应力，上述两种夹具都只能传递压缩载荷。轴向力与夹持应力的比值由楔角或锥角确定。
对于疲劳试验，这些概念将禁止任何包含拉伸载荷的加载循环。摩擦和摩擦变化可能会进一步阻碍IITRI和塞拉尼斯在疲劳测试中的未经修改的使用，因为在塞拉尼斯夹具的准静态测试中已经经常报道这个问题。
在准静态试验中，锥形夹持部件之间的摩擦差异可能导致试样弯曲和过早屈曲。对于试样厚度或锥形夹具对准的偏差较小时，接触表面变成一条线而不是全表面接触，这很容易导致夹具内的微动腐蚀和循环载荷下试样载荷的变化。这与外部管状对准套管引入的第二个载荷路径一起阻碍了该夹具用于疲劳测试。
一些初始设计的修改版本使用介于锥形和楔形之间的中间设计，以实现试样厚度的变化，或者将楔形与塞拉尼斯夹具的对准套管结合使用，如下图所示。尽管采用了中间楔形锥设计，但仍然存在一个问题，即小的缺陷会导致夹持和套管之间的接触区压力更高，并且在循环加载中可能会出现磨损问题。这也可能是为什么没有关于使用这种夹具进行循环压缩载荷的文献的原因。
此外，还存在的问题可能是作为楔角或锥角的函数的自调节夹持应力。夹持角度的上限主要是为了防止试样在剪切加载状态下发生滑移。然而，下限是由防止楔块自锁以及防止试样在厚度方向上过载的需要决定的。此外，夹持压力和试样的约束之间存在相关性。受约束的试样端部越高，对于泊松比较大或角度层数较多的铺层，较高的约束试样端部将增大所需的厚度。
使用自夹紧楔形夹具，这种效应会导致疲劳试验中不同载荷水平的试样端部受到不同的约束，这可能会影响固定标距长度下S–N曲线的测量斜率。对于最高载荷的试样，将观察到夹持应力的最高约束。这将导致在从夹具到凸片和标距长度的过渡区域中产生更高的应力集中。
关于使用IITRI夹具或使用楔形夹具进行静态压缩测试的类似设计的报告很多。相比之下，关于这种设计用于压缩疲劳试验的文献并不多。唯一报道的用途是用于有缺口的碳纤维增强环氧树脂试件的单调和循环压缩加载。
试样剪切载荷的第三个概念是由美国国家标准局开发的，因此在文献中被称为国家标准局（NBS）夹具。载荷传递是通过摩擦到圆柱形夹持表面上实现的，该夹持表面以圆形或矩形横截面结合到试样上，可以被描述为圆柱形翼片。最初，该设计旨在进行静态压缩试验，但也扩展到硼纤维增强环氧树脂和铝在低温条件下的压缩试验。据报道，试样在与试样轴线成45°的条件下因剪切破坏而断裂，但是却没有描述破坏位置。
剪切载荷通常用于疲劳试验，同样用于拉伸或压缩载荷。大多数液压夹持器使用液压活塞的运动来夹紧楔形夹持器。一些基于IITRI初始设计的概念还将液压夹具与线性轴承结合使用，以实现更好的对准。
无需额外对准的液压夹具也成功用于碳纤维增强聚酰亚胺的完全反向疲劳测试。就对准误差而言，考虑许多液压试验台相对较低的横向刚度对压缩载荷来说很重要。
