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原文传递一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具及测试方法

专利名称：	一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具及测试方法
摘要：	本发明公开了一种针对纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具及测试方法，涉及纤维拉伸的夹具及测试方法技术领域，包括受冲承力钢板、传力杆、弹簧定位导杆、弹簧、弹簧预紧卡块、调平螺母、上辊轴支架座、上辊轴、下辊轴、固定架拉杆、力传感器、外框顶板、外框底板、外框支架杆、环型卡具、激光位移传感器、激光反射片、螺纹杆支撑组成。该夹具属于纤维动态拉伸夹具，搭配落锤冲击试验机可进行水泥基材料界面粘结性能的检测。该组合夹具结构设计合理，各个环节协调性好，结合落锤冲击试验机可用于多种动态拉伸试验，能提高测试效率，保证测试的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山西;14
申请人：	太原理工大学
发明人：	马钢;邓克招;张玉;王志勇;刘元珍;赵晖
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910165391.5
公开号：	CN109781529A
代理机构：	太原高欣科创专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	崔雪花;冷锦超
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	030024 山西省太原市万柏林区迎泽西大街79号
主权项：	1.一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，包括受冲承力钢板（1）、传力杆（2）、弹簧定位导杆（3）、弹簧（4）、弹簧预紧卡块（5）、外框架、试件固定架、力传感器（10）、环型卡具（14）、激光位移传感器和下辊轴（9）；所述受冲承力钢板（1）为两端对称开有螺孔的大刚度的方形钢板，用于直接承受试验机落锤给予的动载荷；所述外框架包括水平设置的外框顶板（11）和外框底板（12），所述外框顶板（11）和外框底板（12）的对称位置设置有多个外框支架杆螺孔（131），外框支架杆（13）穿过所述外框支架杆螺孔（131），将所述外框顶板（11）和外框底板（12）连接成一体；所述外框底板（12）中部呈中心对称设置有两个弹簧定位导杆螺孔（31）和多个螺纹杆支撑孔（171），所述螺纹杆支撑孔（171）内通过螺纹穿设螺纹杆支撑（17）；所述受冲承力钢板（1）上中心对称设置有两个传力杆螺孔（21），所述外框顶板（11）上中心对称设置有两个传力杆孔（22），所述传力杆螺孔（21）、传力杆孔（22）和所述弹簧定位导杆螺孔（31）的位置对称；所述两个传力杆孔（22）内均竖直方向活动穿设传力杆（2），所述传力杆（2）为大刚度双头螺丝杆，两个传力杆上端通过螺丝与受冲承力钢板（1）上的传力杆螺孔（21）连接，下端通过螺丝与弹簧预紧卡块（5）上部相连；所述弹簧预紧卡块（5）下部连接弹簧定位导杆（3），所述弹簧定位导杆（3）为竖直设置的大刚度双头螺丝杆，与所述传力杆（2）位于同一竖直轴线上，所述弹簧定位导杆（3）上端头通过螺丝与弹簧预紧卡块（5）相连，下端头穿过所述弹簧定位导杆螺孔（31）并用螺丝连接调平螺母（6）；所述弹簧定位导杆（3）杆身外套装弹簧（4），所述弹簧（4）的两端分别弹力压紧弹簧预紧卡块（5）与外框底板（12）；在竖直方向，弹簧预紧卡块（5）与调平螺母（6）一同给弹簧（4）提供一定预紧力；两个所述弹簧预紧卡块（5）之间的相对内侧面对称位置设置水平螺孔，两个所述水平螺孔各连接下辊轴（9）一端，所述下辊轴（9）为双头螺纹杆，所述下辊轴（9）两端还设置有紧固螺母（19），所述紧固螺母（19）设置于水平螺孔内侧；在水平方向，两个弹簧预紧卡块（5）搭配作为下辊轴（9）的支座，并通过水平螺孔一起为下辊轴（9）提供支撑；所述下辊轴（9）外活动套设环形卡具（14），所述环形卡具（14）横截面为C型，与所述下辊轴（9）贴合，所述环形卡具上设置有锁紧螺栓（141），所述环形卡具（14）通过锁紧螺栓（141）压紧下辊轴（9）；所述试件固定架包括水平设置的上辊轴（8）和上辊轴支架座（7），所述上辊轴支架座（7）为倒U型支架，所述上辊轴支架座（7）上端面中心开有力传感器螺孔，所述力传感器螺孔与力传感器（10）相连接；所述上辊轴支架座（7）底部两端各设置一个水平螺纹孔，两个所述水平螺孔各连接上辊轴（8）一端，所述上辊轴（8）为双头螺纹杆，所述上辊轴（8）两端还设置有紧固螺母（19），所述紧固螺母（19）设置于上辊轴支架座（7）底部两端外侧；在水平方向，上辊轴支架座（7）为上辊轴（8）提供支撑；所述上辊轴（8）外活动套设环形卡具（14），所述环形卡具（14）横截面为C型，与所述上辊轴（8）贴合，所述环形卡具上设置有锁紧螺栓（141），所述环形卡具（14）通过锁紧螺栓（141）压紧上辊轴（8）；所述力传感器（10）为动态拉力传感器，位于外框顶板（11）与试件固定架顶板（7）之间，所述力传感器（10）上下两端分别通过螺丝连接外框顶板（11）与试件固定架顶板（7）；所述弹簧预紧卡块（5）外侧粘贴设置激光反射片（16），与所述激光反射片（16）配套设置有激光位移传感器。 2.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述激光位移传感器可由具有相似功能的非接触式位移传感器替代。 3.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述螺纹杆支撑（17）为大刚度单头螺纹杆，螺纹杆支撑（17）上端通过螺纹与外框底板（12）连接，下端底部处理成扁平喇叭口状。 4.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述螺纹杆支撑（17）数量为四根。 5.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述环形卡具（14）内壁设置有弹力橡胶层。 6.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述外框支架杆（13）数量为四根。 7.根据权利要求1所述的一种纤维本体的动态单丝拉伸组合夹具，其特征在于，所述上辊轴支架座（7）上还设置有水平刚度支撑杆。 8.使用权利要求1-7任一所述的夹具进行纤维本体的动态单丝拉伸试验的方法，其特征在于，在试验过程中，落锤锤头冲击该组合夹具的受冲承力钢板，通过刚性传力杆，该冲击效应导致弹簧的压缩、下辊轴产生位移从而拉断缠绕其上的纤维；纤维的动态断裂载荷随时间的变化规律（曲线）由上辊轴支架座相连的力传感器量测并记录，由其动态载荷的最大值Pst与纤维单丝截面积的比值可得到纤维单丝的动态拉伸强度；在整个冲击过程中，激光位移传感器记录下整个历程中下辊轴的位移随时间的变化曲线，由于纤维拉断瞬间产生的位移-时间曲线的斜率突变，结合该突变点所对应的位移数值与纤维标距可以推算纤维的动态断裂伸长率；根据落锤的重量、下落高度等数据可计算落锤冲击能量Wt；纤维拉断瞬间，激光位移传感器所记录的下辊轴位移即为弹簧的压缩长度Xi，此时部分冲击能量已经转化为弹簧的弹性能Wi，纤维断裂瞬间弹簧的弹性能；落锤冲击能量与弹簧弹性能之差为纤维断裂能。 9.使用权利要求1-7任一所述的夹具进行纤维本体的动态单丝拉伸试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一．将夹具装配完整，将激光反射片粘贴于弹簧预紧卡块外侧面；步骤二．试验前，通过旋拧调平螺母使下辊轴处于水平位置，同时旋拧调平螺母对弹簧施加适当的预紧力，将长纤维的两端分别缠绕于上辊轴和下辊轴的相应位置处，并使定位后的纤维标距段与拉拔设备的拉力作用线重合于同一直线，绕丝完成后应拧紧位于上辊轴和下辊轴两端螺纹处的紧固螺母，并移动环型卡具位于上辊轴和下辊轴上的纤维缠绕部位后，手拧锁紧螺栓锁紧卡具；步骤三．进行试验时，将该组合夹具置于落锤冲击试验机下方，保证落锤锤头的冲击力作用线沿着纤维长度方向，安装激光位移传感器，并使向上的激光射中位于弹簧预紧卡块外侧面的激光反射片释放落锤以冲击该组合夹具的受冲承力钢板，并记录相关数据。
所属类别：	发明专利