一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，其中測(cè)試裝置包括碳纖維單絲保持架、稱重傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述碳纖維單絲保持架由保持板、通過螺栓固定于所述保持板兩端的上固定板和下固定板組成，所述上固定板固定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)上隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，所述下固定板固定于稱重傳感器上，所述數(shù)據(jù)采集卡與執(zhí)行機(jī)構(gòu)及稱重傳感器相連，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡輸出運(yùn)動(dòng)速度和方向信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上用以對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集稱重傳感器的信號(hào)。本發(fā)明碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法能夠有效的克服傳統(tǒng)方法中的夾持成功率低和測(cè)試成本昂貴的問題。
【專利說明】一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，尤其涉及一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，其屬于實(shí)驗(yàn)裝置及方法領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】:
[0002]碳纖維因其強(qiáng)度高，模量好，密度低，以及良好的高溫性能，而應(yīng)用于各種先進(jìn)復(fù)合材料中的增強(qiáng)相，已在航空航天，壓力容器，風(fēng)力發(fā)電，海洋船舶等領(lǐng)域顯示出優(yōu)越性。在碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，主要載荷由增強(qiáng)相碳纖維承擔(dān)，其強(qiáng)度直接決定復(fù)合材料構(gòu)件的強(qiáng)度。因此，對(duì)碳纖維強(qiáng)度做出準(zhǔn)確的測(cè)試顯得尤為重要。
[0003]然而，由于碳纖維微米級(jí)的直徑和固有的脆性，對(duì)于碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度的測(cè)試面臨很多困難。碳纖維單絲的直徑一般在幾微米到十幾微米，其破壞拉力在10-1牛的量級(jí)，這樣小量級(jí)對(duì)拉力傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制都提出了很高的要求。此外，碳纖維是一種脆性材料，在傳統(tǒng)的夾持方式中很容易對(duì)纖維造成損傷。
[0004]姚江薇和于偉東在“脆性纖維強(qiáng)伸性能的國(guó)外測(cè)試方法簡(jiǎn)介”(中國(guó)纖檢2006年第8期)中指出，目前，針對(duì)碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，一般是在專用的微力拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，能滿足碳纖維測(cè)試精度要求的拉力傳感器價(jià)格高昂，故而傳統(tǒng)的碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試試驗(yàn)成本一般比較高。
[0005]此外，針對(duì)碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試方法，一般是通過將脆性的碳纖維單絲黏貼于一個(gè)紙質(zhì)試樣卡，然后將試樣卡夾持于微力拉伸試驗(yàn)機(jī)的夾頭上。這樣的夾持過程操作復(fù)雜，對(duì)中精度低。由于紙質(zhì)試樣卡的柔性，夾持過程中容易拉斷碳纖維。
[0006]因此，確有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有測(cè)試裝置昂貴和測(cè)試方法操作復(fù)雜而設(shè)計(jì)的，本發(fā)明的目的是提供一種低成本的，操作簡(jiǎn)單方便的碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置及其測(cè)試方法，克服傳統(tǒng)方法中的夾持成功率低和測(cè)試成本昂貴的問題。
[0008]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，其包括碳纖維單絲保持架、稱重傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所述碳纖維單絲保持架由保持板、通過螺栓固定于所述保持板兩端的上固定板和下固定板組成，所述上固定板固定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)上隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，所述下固定板固定于稱重傳感器上，所述數(shù)據(jù)采集卡與執(zhí)行機(jī)構(gòu)及稱重傳感器相連，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡輸出運(yùn)動(dòng)速度和方向信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上用以對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集稱重傳感器的信號(hào)。
[0009]所述碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置還包括有將所述下固定板固定于稱重傳感器上的下夾持板。
[0010]所述上固定板通過螺栓固定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)上。[0011]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其包括如下步驟:
[0012]I)標(biāo)定稱重傳感器:將稱重傳感器與數(shù)據(jù)采集卡相連接，同時(shí)將數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼標(biāo)定稱重傳感器；
[0013]2)固定碳纖維單絲:將上固定板、下固定板安裝于保持板的兩端上，將碳纖維單絲沿著上、下固定板上的對(duì)中點(diǎn)黏貼好；
[0014]3)夾持固定板:將碳纖維單絲保持架作為一整體，把上固定板安裝于執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，將下固定板通過下夾持板固定在稱重傳感器上，取下保持板，記錄此時(shí)稱重傳感器讀數(shù)Wl ；
[0015]4)測(cè)試:通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)向上移動(dòng)并采集稱重傳感器的讀數(shù)直到碳纖維斷裂，斷裂時(shí)稱重傳感器讀數(shù)為W2，按下式得到碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，其包括碳纖維單絲保持架、稱重傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集卡及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述碳纖維單絲保持架由保持板(3)、通過螺栓固定于所述保持板(3)兩端的上固定板(2)和下固定板(4)組成，所述上固定板(2)固定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)上隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起運(yùn)動(dòng)，所述下固定板(4)固定于稱重傳感器(6)上，所述數(shù)據(jù)采集卡與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)及稱重傳感器(6)相連，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡輸出運(yùn)動(dòng)速度和方向信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上用以對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制，所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)采集卡采集稱重傳感器的信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于:所述碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置還包括有將所述下固定板(4)固定于稱重傳感器(6)上的下夾持板(5)。
3.如權(quán)利要求2所述的碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于:所述上固定板(2)通過螺栓固定于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)上。
4.一種如權(quán)利要求1所述的碳纖維單絲拉伸強(qiáng)度測(cè)試裝置的測(cè)試方法，其特征在于:包括如下步驟 1)標(biāo)定稱重傳感器(6):將稱重傳感器(6 )與數(shù)據(jù)采集卡相連接，同時(shí)將數(shù)據(jù)采集卡與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，用標(biāo)準(zhǔn)砝碼標(biāo)定稱重傳感器(6)； 2)固定碳纖維單絲:將上固定板(2)、下固定板(4)安裝于保持板(3)的兩端上，將碳纖維單絲沿著上、下固定板上的對(duì)中點(diǎn)黏貼好； 3)夾持固定板:將碳纖維單絲保持架作為一整體，把上固定板(2)安裝于執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)上，將下固定板(4)通過下夾持板(5)固定在稱重傳感器(6)上，取下保持板(3)，記錄此時(shí)稱重傳感器讀數(shù)Wl ; 4)測(cè)試:通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(I)向上移動(dòng)并采集稱重傳感器(6)的讀數(shù)直到碳纖維斷裂，斷裂時(shí)稱重傳感器讀數(shù)為W2，按下式得到碳纖維單絲的拉伸強(qiáng)度
【文檔編號(hào)】G01N3/04GK103837408SQ201410087488
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】宋迎東, 高希光, 方光武 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)