一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置製造方法

2023-06-04 07:12:56

一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，其包括：聲發射探頭組件、信號放大器、數據採集卡和中央處理器，所述的聲發射探頭組件包括聲發射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發射傳感器與萬能拉伸試驗機的力傳感器串聯連接，且同時與信號放大器串聯連接，所述的信號放大器與數據採集卡串聯連接，所述的數據採集卡與中央處理器串聯連接。將本發明所述裝置用於紡織材料拉伸破壞測試中，不僅能獲得基本力學指標，而且能準確識別與獲知各個破壞模式下的破壞源和其相應的聲學特徵量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機理、確定紡織材料極限強力及優化其製造工藝提供理論依據，具有顯著的應用價值。
【專利說明】一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置

【技術領域】
[0001]本發明是涉及一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，屬於紡織材料測試【技術領域】。

【背景技術】
[0002]紡織材料的拉伸性能是衡量其物理機械性能的重要指標。現有的紡織材料拉伸試驗機僅是從紡織試樣拉伸斷裂過程的應力一應變曲線中獲取斷裂強力、斷裂伸長等基本力學指標，對過程中不同破壞模式所呈現的各種物理數據無從得知，從而無法識別紡織材料的破壞模式，更無法依此推測該紡織材料可能潛在的力學性能，導致製造工藝的優化手段單一，缺少相關製造工藝優化調整的理論依據。


【發明內容】

[0003]針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，通過聲發射技術準確識別紡織材料拉伸破壞各模式的信號特徵，切實了解紡織材料在加載時呈現出的微觀物理特性，為材料極限強力的確定及其製造工藝的優化提供理論依據。
[0004]為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下:
[0005]一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，包括聲發射探頭組件、信號放大器、數據採集卡和中央處理器，所述的聲發射探頭組件包括聲發射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發射傳感器設置在上承壓墊片與下承壓墊片之間，且上承壓墊片、聲發射傳感器和下承壓墊片均套設在穿心軸上，在上承壓墊片頂部的穿心軸上還設有預緊螺帽；固定有預緊螺帽、上承壓墊片、聲發射傳感器和下承壓墊片的穿心軸坐落在軸套內；所述的聲發射傳感器與萬能拉伸試驗機的力傳感器串聯連接，且同時與信號放大器串聯連接，所述的信號放大器與數據採集卡串聯連接，所述的數據採集卡與中央處理器串聯連接。
[0006]作為優選方案，在軸套的上部設有用於與萬能拉伸試驗機固定連接的銷釘孔A，在軸套的下部設有出線孔。
[0007]作為優選方案，在穿出軸套的穿心軸上設有用於與萬能拉伸試驗機固定連接的銷釘孔B。
[0008]作為進一步優選方案，所述銷釘孔A與銷釘孔B設在同一軸線上。
[0009]作為優選方案，所述的聲發射傳感器選用PVDF壓電薄膜傳感器。
[0010]本發明所述裝置的工作原理如下:
[0011]聲發射傳感器和力傳感器對受拉伸紡織材料試樣的整個拉伸斷裂過程進行實時信號採樣；採樣信號經信號放大器放大或預處理後，送達數據採集卡，由數據採集卡進行模數轉換後傳輸給中央處理器，中央處理器根據信號處理算法進行頻譜分析，從而得到各個破壞模式下破壞源的聲學特徵參量，獲知受拉伸紡織材料在加載時呈現出的微觀物理特性。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0013]將本發明所述裝置用於紡織材料拉伸破壞測試中，不僅能從試樣拉伸斷裂過程的應力一應變曲線中獲取斷裂強力、斷裂伸長等基本力學指標，而且能準確識別與獲知各個破壞模式下的破壞源，包括:頻率、強度、發生時間及持續時間在內聲學特徵量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機理、確定紡織材料極限強力及優化其製造工藝提供理論依據，具有顯著的應用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明提供的一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置的結構示意圖；
[0015]圖2為本發明提供的一種聲發射探頭組件的剖面結構示意圖；
[0016]圖3為本發明提供的一種聲發射探頭組件的立體結構分解示意圖；
[0017]圖4為應用例中採集獲得的純滌綸環錠紗織物拉伸斷裂聲發射信號和力信號；
[0018]圖5為應用例中採集獲得的滌綸環錠紗拉伸斷裂聲發射信號中纖維斷裂信號進行頻譜分析後得到的二維時頻圖。
[0019]圖中:1、聲發射探頭組件；11、聲發射傳感器；12、上承壓墊片；13、下承壓墊片；14、穿心軸；15、軸套；16、預緊螺帽；17、銷釘孔A;18、出線孔；19、銷釘孔B ;2、萬能拉伸試驗機；21、力傳感器；22、試驗機夾頭；3、測試紡織材料試樣；4、信號放大器；5、數據採集卡；6、中央處理器。

【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。
[0021]實施例
[0022]如圖1至圖3所示:本發明提供的一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，包括:聲發射探頭組件1、信號放大器4、數據採集卡5和中央處理器6，所述的聲發射探頭組件I包括:聲發射傳感器11、上承壓墊片12、下承壓墊片13、穿心軸14和軸套15，所述的聲發射傳感器11設置在上承壓墊片12與下承壓墊片13之間，且上承壓墊片12、聲發射傳感器11和下承壓墊片13均套設在穿心軸14上，在上承壓墊片12頂部的穿心軸14上還設有預緊螺帽16 ;固定有預緊螺帽16、上承壓墊片12、聲發射傳感器11和下承壓墊片13的穿心軸14坐落在軸套15內；所述的聲發射傳感器11與萬能拉伸試驗機2的力傳感器21串聯連接，且同時與信號放大器4串聯連接，所述的信號放大器4與數據採集卡5串聯連接，所述的數據採集卡5與中央處理器6串聯連接。
[0023]在軸套15的上部設有用於與萬能拉伸試驗機2固定連接的銷釘孔A 17，在穿出軸套15的穿心軸14上設有用於與萬能拉伸試驗機2固定連接的銷釘孔B 19，所述銷釘孔A 17與銷釘孔B 19設在同一軸線上，通過銷釘孔A 17和銷釘孔B 19使軸套15和穿心軸14固定在萬能拉伸試驗機2上。
[0024]在軸套15的下部還設有出線孔18，用於連接線的引出。
[0025]本發明所述裝置的工作原理如下:
[0026]聲發射傳感器11和力傳感器21對受拉伸紡織材料試樣3的整個拉伸斷裂過程進行實時信號採樣；採樣信號經信號放大器4放大或預處理後，送達數據採集卡5，由數據採集卡5進行模數轉換後傳輸給中央處理器6，中央處理器6根據信號處理算法(如:HHT算法)進行頻譜分析，從而得到各個破壞模式下破壞源的聲學特徵參量，得知受拉伸紡織材料在加載時呈現出的微觀物理特性。
[0027]本發明中所述的聲發射傳感器I優選PVDF壓電薄膜傳感器，因該類傳感器具有高靈敏度，有助準確識別紡織材料拉伸破壞各模式的信號特徵。
[0028]應用例
[0029]採用本發明裝置在萬能拉伸試驗機上進行純滌綸環錠紗織物和滌綸環錠紗的拉伸破壞試驗:啟動萬能拉伸試驗機2，同時數據採集卡5的採樣信號被觸發，聲發射傳感器11和萬能拉伸試驗機原有力傳感器21開始對紡織試樣整個拉伸斷裂過程進行檢測，採樣信號通過信號傳輸通道輸送到信號放大器4進行信號放大，經數據採集卡5模數轉換處理後再送至中央處理器6，經中央處理器6按HHT算法對採樣信號進行頻譜分析。
[0030]圖4為採集獲得的純滌綸環錠紗織物拉伸斷裂聲發射信號和力信號，圖5為採集獲得的滌綸環錠紗拉伸斷裂聲發射信號中纖維斷裂信號進行頻譜分析後得到的二維時頻圖。
[0031]由圖4可以看出，純滌綸環錠紗拉伸斷裂過程包括結構相變化、紗線形變和紗線斷裂三種破壞模式，並可明顯區分開來；由圖5可以看出，滌綸環錠紗拉伸斷裂聲發射信號中纖維斷裂信號的二維時頻圖定量地描述了時間與瞬時頻率的變化關係，同時還可獲知纖維開始斷裂的發生時間為0.0153s和0.0156s,以及纖維斷裂持續時間0.1ms0
[0032]而現有的紡織材料拉伸試驗機僅是從試樣拉伸斷裂過程的應力一應變曲線中獲取斷裂強力、斷裂伸長等基本力學指標，對過程中不同破壞模式所呈現的上述物理特性無從得知。
[0033]綜上所述可見:採用本發明裝置可對整個拉伸斷裂過程進行實時檢測，不僅能從試樣拉伸斷裂過程的應力一應變曲線中獲取斷裂強力、斷裂伸長等基本力學指標，而且能準確識別與獲知各個破壞模式下的破壞源，包括:頻率、強度、發生時間及持續時間在內聲學特徵量，可為深入研究紡織材料拉伸斷裂機理、確定紡織材料極限強力及優化其製造工藝提供理論依據，具有顯著的應用價值。
[0034]最後有必要在此說明的是:以上實施例只用於對本發明的技術方案作進一步詳細地說明，不能理解為對本發明保護範圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種測定與識別紡織材料拉伸破壞模式的裝置，其特徵在於，包括:聲發射探頭組件、信號放大器、數據採集卡和中央處理器，所述的聲發射探頭組件包括聲發射傳感器、上承壓墊片、下承壓墊片、穿心軸和軸套，所述的聲發射傳感器設置在上承壓墊片與下承壓墊片之間，且上承壓墊片、聲發射傳感器和下承壓墊片均套設在穿心軸上，在上承壓墊片頂部的穿心軸上還設有預緊螺帽；固定有預緊螺帽、上承壓墊片、聲發射傳感器和下承壓墊片的穿心軸坐落在軸套內；所述的聲發射傳感器與萬能拉伸試驗機的力傳感器串聯連接，且同時與信號放大器串聯連接，所述的信號放大器與數據採集卡串聯連接，所述的數據採集卡與中央處理器串聯連接。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於:在軸套的上部設有用於與萬能拉伸試驗機固定連接的銷釘孔A，在軸套的下部設有出線孔。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於:在穿出軸套的穿心軸上設有用於與萬能拉伸試驗機固定連接的銷釘孔B。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於:所述的聲發射傳感器選用PVDF壓電薄膜傳感器。
【文檔編號】G01H11/08GK104297061SQ201410544838
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月15日 優先權日:2014年10月15日
【發明者】林蘭天, 薛亞靜, 高琮, 張福樂, 辛斌傑, 劉曉霞, 劉書華, 王瑾, 蔣瑾, 孫波 申請人:上海工程技術大學, 高琮