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原文传递一种金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置与方法

专利名称：	一种金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置与方法
摘要：	本发明公开了一种金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置与方法，该装置包括测试试样、装夹装置、扫描电子显微镜、拉伸机构；所述测试试样包括纤维、上基体、下基体，纤维位于上基体和下基体之间，且纤维与上基体、下基体接触处为界面；所述装夹装置用于装夹测试试样，装夹装置包括相向设置的上固定夹套和下固定夹套；所述扫描电子显微镜其位于装夹装置一侧，并对着上固定夹套和下固定夹套之间的孔隙，用于观察测试试样；所述拉伸机构包括与上固定夹套连接的吊环，与下固定夹套连接的固定部件，吊环与纳米拉伸测试系统的吊钩连接，用于对测试试样进行拉伸。本发明适用于测量连续纤维增强金属基复合材料界面法向粘接强度。
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：	孙志刚;陈西辉;陈壮壮;宋迎东;熊严;刘茜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910098666.8
公开号：	CN109883947A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	陈国强
分类号：	G01N19/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N19
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.一种金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：包括测试试样(1)、装夹装置(2)、扫描电子显微镜(3)、拉伸机构(4)；其中：所述测试试样(1)包括纤维(11)、上基体(12)、下基体(14)，纤维(11)位于上基体(12)和下基体(14)之间，且纤维(11)与上基体(12)、下基体(14)接触处为界面(13)；所述装夹装置(2)用于装夹测试试样(1)，装夹装置(2)包括相向设置的上固定夹套(21)和下固定夹套(22)，上固定夹套(21)内设置有一对上垫片(23)，下固定夹套(22)内设置有一对下垫片(24)，上固定夹套(21)和下固定夹套(22)中均设置有锁紧装置(25)，用于将测试试样(1)紧固在上固定夹套(21)和下固定夹套(22)内；上固定夹套(21)和下固定夹套(22)之间有孔隙，测试试样(1)的纤维(11)及界面(13)位于该孔隙中；所述扫描电子显微镜(3)其位于装夹装置(2)一侧，并对着上固定夹套(21)和下固定夹套(22)之间的孔隙，用于观察测试试样(1)；所述拉伸机构(4)包括与上固定夹套(21)连接的吊环(41)，与下固定夹套(22)连接的固定部件(42)，吊环(41)与纳米拉伸测试系统的吊钩(44)连接，用于对测试试样(1)进行拉伸。 2.根据权利要求1所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：所述测试试样(1)的上基体(12)为底角为30°的倒梯形体，下基体(14)为长方体；上基体(12)固定在一对上垫片(23)之间，下基体(14)固定在一对下垫片(24)之间。 3.根据权利要求2所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：所述测试试样(1)由含有纤维的金属基复合材料切割而成。 4.根据权利要求1所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：所述锁紧装置(25)包括螺栓(251)和螺母(252)，螺栓(251)分别穿过上固定夹套(21)和上垫片(23)，以及下固定夹套(22)和下垫片(24)，并通过螺母(252)紧固。 5.根据权利要求1所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：所述上固定夹套(21)和下固定夹套(22)之间设置有圆柱状的支撑柱(26)。 6.根据权利要求1所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试装置，其特征在于：所述吊环(41)连接有连接杆(43)，连接杆(43)通过螺纹与上固定夹套(21)的顶部连接。 7.一种基于权利要求1-6任一所述的装置的金属基复合材料界面法向粘接强度测试方法，其特征在于：包括以下步骤： (1)通过机械切割方法将含有纤维的金属基复合材料切割，得到测试试样； (2)用下垫片夹紧测试试样的下基体下方，通过锁紧装置锁紧，并将下固定夹套固定在纳米拉伸测试系统的平台上； (3)用上垫片夹紧测试试样的上基体尚方，通过锁紧装置锁紧，最后将上固定夹套上方的吊环与纳米拉伸测试系统的吊钩连接； (4)打开扫描电子显微镜，通过纳米拉伸测试系统逐级加载，每次加载后，用显微镜观察，并记录力与位移数据，直至界面处出现裂纹； (5)记录出现裂纹时的拉力与位移，绘制力与位移曲线，求出法向粘接强度。 8.根据权利要求1所述的金属基复合材料界面法向粘接强度测试方法，其特征在于：所述步骤(5)中，将基体与纤维粘结界面看作近似平面，忽略切向应力，由此可得力-强度公式为p＝σrl，其中，σ为法向粘结强度，r为纤维圆半径，l为上基体与纤维接触面的宽度，p为拉力；由加载过程的应力分布和力-强度公式求出法向粘接强度。
所属类别：	发明专利