一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性能測試儀的製作方法

2023-10-31 03:47:47

專利名稱：一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性能測試儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性能檢測評價的分
析設備。
背景技術：
纖維紡織結構複合材料是以天然(化學)纖維、紗線或織物等紡織品作為增強結
構製成的先進複合材料，具有價廉質輕、可自然降解(天然纖維)的特點，還具有比強度、比
模量高、各向異性小等優點，是其他的增強材料無法比擬的。由纖維紡織材料製成的複合材
料被廣泛應用於室內裝飾裝修、航空航天、消防器材及汽車內部裝飾等多個領域。
由於纖維織物具有經緯向交織結構的特點，目前紡織行業對織物拉伸性能的研究
主要集中在織物的單向拉伸和雙向拉伸方面，這對準確評價織物的性能並最終確定紡織結
構複合材料的性能是非常有益的。然而，由於製成的紡織結構複合材料在實際工作環境中
的受力情況往往都是處於多方向、不同大小的複雜狀態條件下，這給纖維織物及紡織結構
複合材料的質量評價帶來一定的困難。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性
能分析儀，可以對纖維織物及紡織結構複合材料進行三維多向受力的性能評價。 為了解決上述問題，本發明提供了一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性
能分析儀，包括X軸拉壓單元、Y軸拉壓單元、垂直頂破單元和數字散斑(DSCM)測試單元；
其中， 所述X軸拉壓單元用於所述待測材料在X軸向的拉伸或壓縮測試； 所述Y軸拉壓單元用於所述待測材料在Y軸向的拉伸或壓縮測試； 所述垂直頂破單元用於所述待測材料在被進行X軸拉伸和/或Y軸拉伸時，對所
述待測材料施加沿與所述X軸和Y軸所在平面呈90。夾角方向的頂靠力； 所述數字散斑測試單元用於測量所述待測材料受力破壞時的形變過程和破壞趨勢。 優選地，所述垂直頂破單元包括垂直頂破頭、第一調速電機、第一傳動控制系統和基座，第一調速電機和第一傳動控制系統設置在所述基座上，垂直頂破頭設置在第一傳動控制系統的動力輸出端，第一調速電機設置在第一傳動控制系統的動力輸入端，所述第一調速電機通過所述第一傳動控制系統控制所述垂直頂破頭的垂直頂破力、頂破頭移動速度和位移等。 優選地，所述X軸拉壓單元包括一對第二裝夾頭、第二調速電機、第二傳動控制系統和第二框架，第二裝夾頭上設置有用於調節第二裝夾頭夾持力的第二張緊螺栓，第二調速電機和第二傳動控制系統設置在第二框架上，第二裝夾頭通過第二支架安裝在第二傳動控制系統的動力輸出端。
優選地，所述Y軸拉壓單元包括一對第三裝夾頭、第三調速電機、第三傳動控制 系統和第三框架，第三裝夾頭上設置有用於調節第三裝夾頭夾持力的第三張緊螺栓，第三 調速電機和第三傳動控制系統設置在第三框架上，第三裝夾頭通過第三支架安裝在第三傳 動控制系統的動力輸出端。 優選地，在所述第二裝夾頭和第三裝夾頭上還粘貼有用於防止損壞被夾試件的橡 膠板。 本發明通過設計可以對待測材料展開單向拉壓、雙向拉壓實驗，並可在待測材料 展開單向或雙向拉伸實驗時施加垂直頂靠力來觀察該待測材料垂直頂破性能，實現了對待 測材料進行三維多向受力破壞性能進行精確的分析。此外，同時利用數字散斑分析處理系 統，通過比較被測試件變形前後因測試點的前後移動引起光強分布的變化，利用兩幅影像 的光強分布函數尋找每一點對的最大相關係數，計算出它的位移場，並通過程序計算出它 的應變場，了解纖維織物及紡織結構複合材料在受力的時候變形的情況，從而能夠更準確 地評價待測材料在實際工作環境中的應變性能。可以為改進紡織結構複合材料的設計形式 和結構提供分析數據。


圖1為本發明結構示意圖；
圖2為圖1左視示意圖。
具體實施例方式
如圖l所示，本發明包括X軸拉壓單元1、Y軸拉壓單元2、垂直頂破單元4和數字 散斑(DSCM)測試單元3 ;其中，X軸拉壓單元1用於對待測材料進行在X軸向(在圖1中為 左右的方向)的拉壓；Y軸拉壓單元2用於對待測材料進行在Y軸向(在圖l中為前後的 方向)的拉壓；垂直頂破單元4用於待測材料在被進行X軸拉伸和Y軸拉伸時，對待測材料 施加沿與X軸和Y軸所在的平面相垂直的方向(即與X軸和Y軸所在平面呈90。夾角的方 向)的頂靠力；數字散斑(DSCM)測試單元3用於測量待測材料受力時的形變過程和破壞趨 勢。 上述垂直頂破單元4包括垂直頂破頭43、調速電機41、第一傳動控制系統42和 基座44，第一調速電機41、第一傳動控制系統42設置在基座44上，垂直頂破頭43設置在 第一傳動控制系統42的動力輸出端，第一調速電機41設置在第一傳動控制系統42的動力 輸入端，第一調速電機41通過第一傳動控制系統42控制垂直頂破頭43的垂直頂破力、頂 破頭移動速度和位移等。垂直頂破頭43的規格尺寸和形狀可以根據需要進行選擇。
上述X軸拉壓單元1包括一對第二裝夾頭13、第二調速電機11、第二傳動控制系 統12、第二框架14，第二裝夾頭13上設置有用於調節第二裝夾頭13夾持力的第二張緊螺 栓16，第二調速電機11和第二傳動控制系統12設置在第二框架14上，第二裝夾頭13通過 第二支架15安裝在第二傳動控制系統12的動力輸出端，在第二傳動控制系統12的控制下 使第二裝夾頭13在X軸即左右方向移動，從而來對待測件施加在X軸方向的拉壓力。在本 實施例中，第二傳動控制系統12採用絲杆連軸結構。 同樣，如圖2所示，一對第三裝夾頭23、第三調速電機21、第三傳動控制系統22、第三框架24，第三裝夾頭23上設置有用於調節第三裝夾頭23夾持力的第三張緊螺栓26，第
三調速電機21和第三傳動控制系統22設置在第三框架24上，第三裝夾頭23通過第三支
架25安裝在第三傳動控制系統22的動力輸出端，在第三傳動控制系統22的控制下使第三
裝夾頭23在Y軸即圖2的左右方向(圖1的前後方向)移動，從而來對待測件施加在Y軸
方向的拉壓力。在本實施例中，第三傳動控制系統22也採用絲杆連軸結構。 另外，為了防止將待測件夾壞，在第二裝夾頭13和第三裝夾頭23上還粘貼有橡膠板。 通過上述X軸拉壓單元1、 Y軸拉壓單元2和垂直頂破單元4共同作用，就可以對 待測件施加多向的複合破壞力，再通過數字散斑(DSCM)測試單元3就能夠通過比較被測試 件變形前後因測試點的前後移動引起光強分布的變化，利用兩幅影像的光強分布函數尋找 每一點對的最大相關係數，計算出它的位移場，並通過程序計算出它的應變場，了解纖維織 物材料在受力的時候變形的情況，從而更準確地評價待測材料在實際工作環境中的受力性 能。可以為改進纖維織物複合材料的設計形式和結構提供分析數據。 綜上所述，以上僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍， 因此，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的保護範圍之內。
權利要求
一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性能分析儀，包括X軸拉壓單元、Y軸拉壓單元、垂直頂破單元和數字散斑(DSCM)測試單元；其中，所述X軸拉壓單元用於對待測材料進行在X軸向的拉伸或壓縮；所述Y軸拉壓單元用於對所述待測材料進行在Y軸向的拉伸或壓縮；所述垂直頂破單元用於所述待測材料在被進行X軸拉伸和/或Y軸拉伸時，對所述待測材料施加沿與所述X軸和Y軸所在平面呈90°夾角方向的頂靠力；所述數字散斑測試單元用於測量所述待測材料受力破壞時的形變過程和破壞趨勢。
2. 如權利要求1所述的分析儀，其特徵在於，所述垂直頂破單元包括垂直頂破頭、第一調速電機、第一傳動控制系統和基座，第一調速電機和第一傳動控制系統設置在所述基座上，垂直頂破頭設置在第一傳動控制系統的動力輸出端，第一調速電機設置在第一傳動控制系統的動力輸入端，所述第一調速電機通過所述第一傳動控制系統控制所述垂直頂破頭的垂直頂破力、頂破頭移動速度和位移等。
3. 如權利要求1所述的分析儀，其特徵在於，所述X軸拉壓單元包括一對第二裝夾頭、第二調速電機、第二傳動控制系統和第二框架，第二裝夾頭上設置有用於調節第二裝夾頭夾持力的第二張緊螺栓，第二調速電機和第二傳動控制系統設置在第二框架上，第二裝夾頭通過第二支架安裝在第二傳動控制系統的動力輸出端。
4. 如權利要求1所述的分析儀，其特徵在於，所述Y軸拉壓單元包括一對第三裝夾頭、第三調速電機、第三傳動控制系統和第三框架，第三裝夾頭上設置有用於調節第三裝夾頭夾持力的第三張緊螺栓，第三調速電機和第三傳動控制系統設置在第三框架上，第三裝夾頭通過第三支架安裝在第三傳動控制系統的動力輸出端。
5. 如權利要求3或4所述的分析儀，其特徵在於，在所述第二裝夾頭和第三裝夾頭上還粘貼有用於防止損壞被夾試件的橡膠板。
全文摘要
本發明提供了一種纖維織物及紡織結構複合材料三維力學性能測試儀，包括X軸拉壓單元、Y軸拉壓單元、垂直頂破單元和數字散斑測試單元。其中，X軸拉壓單元用於待測材料在X軸向的拉伸或壓縮測試；Y軸拉壓單元用於待測材料在Y軸向的拉伸或壓縮測試；垂直頂破單元用於待測材料在進行X軸拉伸和/或Y軸拉伸時，施加沿與X軸和Y軸所在平面呈90°夾角方向的頂靠力；數字散斑測試單元用於測量待測材料受力破壞時的形變。本發明通過對待測材料進行單向拉壓、雙向拉壓，及展開拉伸實驗時施加垂直頂靠力來測試待測材料的垂直頂破性能，實現了對待測材料進行三維多向受力破壞性能的精確分析。
文檔編號G01N3/08GK101694443SQ20091023615
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者王戈, 程海濤, 覃道春, 陳魯鐵, 黃曉東 申請人:國際竹藤網絡中心;