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原文传递陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置及测试方法

专利名称：	陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置及测试方法
摘要：	本发明提供了陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，包括：试验机夹头，上圆棒，力传感器，U型夹块，销钉，加强片，带基体纤维束，下圆棒和引伸计；所述试验机夹头数量为两个，分别夹持上圆棒和下圆棒；所述上圆棒通过力传感器与U型夹块相连，下圆棒直接与U型夹块相连；所述U型夹块数量为两个，与加强片之间采用销钉连接；所述加强片数量为两个，分别连接带基体纤维束两端；所述力传感器和引伸计通过数据线与数据采集系统连接。应用所述装置的测试方法包括制备带基体纤维束，将其固定安装在测试装置上，试验机进行拉升试验，通过力传感器和引伸计测量得到带基体纤维束的弹性模量和强度等力学性能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	张盛;高希光;宋迎东
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910113895.2
公开号：	CN109827839A
代理机构：	南京钟山专利代理有限公司
代理人：	张明浩
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210016 江苏省南京市御道街29号
主权项：	1.陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，包括试验机夹头(1)，所述的试验机夹头(1)有两个，分别夹持上圆棒(2)和下圆棒(8)，其特征是：所述的上圆棒(2)与上U型夹块(4)底部相连，上销钉(5)同时穿过上U型夹块(4)的两个侧臂以及上加强片(6)，将上加强片(6)悬挂在上U型夹块(4)的开口处，所述的上加强片(6)固定连接带基体纤维束(7)的一端，所述的下圆棒(8)与下U型夹块(12)底部相连，下销钉(11)同时穿过下U型夹块(12)的两个侧臂以及下加强片(10)，将下加强片(10)悬挂在下U型夹块(12)的开口处，所述的下加强片(10)固定连接带基体纤维束(7)的另一端，所述的上、下加强片(6、10)在上、下销钉(5、11)上的悬挂位置可进行左右调节，使带基体纤维束(7)处于自由竖直状态，所述的带基体纤维束(7)上连接有用于测量带基体纤维束(7)长度变量的引伸计(9)，所述的引伸计(9)连接数据采集系统。 2.如权利要求1所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，其特征是：所述的上圆棒(2)与上U型夹块(4)之间还设置有力传感器(3)，所述的力传感器(3)连接数据采集系统。 3.如权利要求2所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，其特征是：所述的上圆棒(2)与力传感器(3)连接的一端有螺纹孔，所述的力传感器(3)上下两端设置有与之相配的外螺纹，所述的上、下U型夹块(4、12)底部设置有与之相配的螺纹孔，所述的下圆棒(8)与下U型夹块(12)连接的一端有外螺纹，所述的上圆棒(2)与力传感器(3)、上U型夹块(4)；下U型夹块(12)与下圆棒(8)均用螺纹连接。 4.如权利要求3所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，其特征是：所述的上、下加强片(6、10)靠近上、下U型夹块(4、12)的开口方向一端设置有凹槽，带基体纤维束(7)通过环氧树脂固定粘贴在凹槽内，所述的上、下加强片(6、10)另一端设置有销钉可通过的销孔。 5.如权利要求4所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置，其特征是：所述的引伸计(9)采用橡皮筋固定在带基体纤维束(7)上，所述的引伸计(9)与力传感器(3)均用数据线连接数据采集系统。 6.如权利要求2-5所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试装置的测试方法，其特征是：包括以下步骤，步骤1：制备带基体纤维束(7)；步骤2：带基体纤维束(7)两端分别粘贴在上、下加强片(6、10)的凹槽内；步骤3：将上、下圆棒(2、8)分别夹持在两个试验机夹头(1)上，上圆棒(2)依次连接力传感器(3)和上U型夹块(4)，下圆棒(8)与下U型夹块(12)连接；步骤4：用上销钉(5)连接上U型夹块(4)和上加强片(6)，用下销钉(11)连接下U型夹块(12)和下加强片(10)，上、下加强片(6、10)在上、下销钉(5、11)的悬挂位置均可左右调节；步骤5：启动试验机，对带基体纤维束(7)施加初始预紧力；步骤6：用橡皮筋将引伸计(9)安装在带基体纤维束(7)上；步骤7：开始拉升试验，试验机逐渐增大对带基体纤维束(7)的拉伸载荷，同时用力传感器(3)测量带基体纤维束(7)承受的载荷F，用引伸计(9)测量带基体纤维束(7)标距段伸长量ΔL；步骤8：载荷F除以带基体纤维束(7)截面积A得到带基体纤维束(7)应力σ，标距段伸长量ΔL除以标距段长度L得到带基体纤维束(7)应变ε，从而得到带基体纤维束(7)应力-应变曲线；带基体纤维束(7)的应力-应变响应与陶瓷基复合材料内部纱线的应力-应变响应相同，由应力-应变曲线可得到带基体纤维束(7)的弹性模量和强度。 7.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试方法，其特征是：所述的步骤1中带基体纤维束(7)与陶瓷基复合材料同炉制备，具体制备过程为：将纤维束与陶瓷基复合材料预制体一同放入高温炉中沉积界面层和基体，纤维束沉积界面层和基体后即成为带基体纤维束(7)，与陶瓷基复合材料同炉制备，即在制备工艺上完全等效，制备得到的带基体纤维束(7)与陶瓷基复合材料内部纱线的性能相同。 8.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试方法，其特征是：所述的步骤2中先将环氧树脂滴入上、下加强片(6、10)的凹槽中，再将带基体纤维束(7)两端放入上、下加强片(6、10)的凹槽中，待环氧树脂凝固，带基体纤维束(7)即与上、下加强片(6、10)粘结固定。 9.如权利要求6所述的陶瓷基复合材料内部纱线力学性能测试方法，其特征是：所述的步骤8中，由应力-应变曲线可得到纱线的弹性模量和强度的具体方法是：应力-应变曲线初始线性段的斜率即是纱线弹性模量，应力-应变曲线中的最大应力值即是纱线强度。
所属类别：	发明专利