一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置及利用其测试复合材料界面剪切强度的方法，它涉及一种复合材料界面剪切强度测试装置及测试复合材料界面剪切强度的方法。本发明专利技术的目的是要解决现有唯一能对实际待测复合材料样品进行纯粹界面强度定量测定的微脱粘测试装置因体积过大，难以在低温环境腔内集成，不能用于测量低温环境中复合材料的界面剪切强度的问题。装置包括固定基座、微拉伸测试系统和微滴夹持系统；方法：一、制备界面剪切强度测试试样；二、界面剪切强度测试；三、根据公式计算复合材料界面剪切强度τ。本发明专利技术可获得一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置及利用其测试复合材料界面剪切强度的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材料界面剪切强度测试装置及测试复合材料界面剪切强度 的方法。
技术介绍
随着航空航天、大低温工程、超导技术和医疗服务等低温领域的快速发展，复合材 料在低温环境中的应用也越来越广泛，包括在低温环境下使用的各种结构、支撑、连接等构 件等，同时也对这些结构件的力学性能提出了各种苛刻的要求，如在空间环境中，温度变化 较大，其中卫星在地球面向太阳的一侧和背向太阳的一侧运行时，需要航天器结构在90K~ 600K范围内具有优异的的力学性能和抗热振性能;低温燃料贮箱所处环境为一般为极低温 条件(20K-77K)，因而需要复合材料在极低温环境下仍具有足够的承载能力。复合材料在低 温环境下的力学性能对其在低温工程结构中使用时的可靠性和安全性有着重要影响，因 而，为了合理的设计复合材料结构件并保证其工程使用中的安全性，开展低温环境复合材 料的力学性能研究具有十分重要的意义。 树脂基体与纤维间的界面相是复合材料中极为重要的微观结构，它不但是复合材 料中增强相与基体相的连接纽带，也是应力传递的桥梁。因此深入研究低温环境下纤维增 强复合材料界面的应力传递行为对宏观力学性能的影响规律，精确表征低温环境下界面结 合情况，并进行定量描述，是提高复合材料性能的关键。迄今为止，微脱粘界面剪切强度测 试方法是唯一能对实际待测复合材料样品进行纯粹界面强度定量测定的先进技术。由于现 有微脱粘测试装置体积过大，难以在低温环境腔内集成，所以目前还没有关于将其用于低 温环境复合材料界面剪切强度的测试。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有唯一能对实际待测复合材料样品进行纯粹界面强度 定量测定的微脱粘测试装置因体积过大，难以在低温环境腔内集成，不能用于测量低温环 境中复合材料的界面剪切强度的问题，而提供一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置 及利用其测试复合材料界面剪切强度的方法。 -种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置，包括固定基座、微拉伸测试系统和 微滴夹持系统； 所述的微拉伸测试系统包括X向压电陶瓷位移平台、微应力传感器、第一纤维夹具 和第二纤维夹具； 所述的微滴夹持系统包括第一y向压电陶瓷位移平台、第二y向压电陶瓷位移平 台、第一微型刀具和第二微型刀具； 所述的X向压电陶瓷位移平台、第一y向压电陶瓷位移平台、第二y向压电陶瓷位移 平台、第一纤维夹具和第二纤维夹具分别安装在固定基座上； 所述的微应力传感器的一端与X向压电陶瓷位移平台相连接，微应力传感器的另 一端与第一纤维夹具相连接； 所述的微型刀具固定在第一y向压电陶瓷位移平台上，第二微型刀具固定在于第 二y向压电陶瓷位移平台上，且第一微型刀具和第二微型刀具的两个刀口对位安装。 利用一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置测试复合材料界面剪切强度的 方法，是按以下步骤完成的： 一、制备界面剪切强度测试试样： 将纤维单丝固定在硬纸板上，再将树脂胶液涂覆在纤维单丝中间的一段纤维单丝 上，再将涂覆有树脂胶液的纤维单丝进行固化，得到一段表面带有树脂微滴的纤维单丝，即 为界面剪切强度测试试样； 二、界面剪切强度测试:将界面剪切强度测试试样固定在第一纤维夹具和第二纤 维夹具上，再调整微滴夹持系统，使第一微型刀具和第二微型刀具夹持住纤维单丝上的树 脂微滴;记录纤维单丝的直径D，再记录纤维单丝埋在树脂微滴内的长度L，利用微拉伸测试 系统对纤维单丝进行拉伸，直至树脂微滴与纤维单丝脱粘，利用微应力传感器记录最大载 荷应力F; 三、根据以下以下计算公式计算复合材料界面剪切强度τ; F r =--; kDL 其中，D为纤维单丝的直径，单位为ym;L为纤维单丝埋在树脂微滴内的长度，单位 为ym;F为树脂微滴与纤维单丝脱粘时的最大载荷应力，单位为mNp为圆周率;τ为复合材料 界面剪切强度，单位为MPa。 本专利技术的优点： -、本专利技术一种紧凑型微脱粘复合材料界面强切测试装置，具有体积小、精度高、 方便拆装等特点，可在多种狭小腔体中集成，因而可以用于低温、高温等多种环境下的复合 材料界面剪切强度测试； 二、利用本专利技术的一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置测试复合材料界面 剪切强度的精度为〇. 05 %~0.5 % ; 三、本专利技术中第一 y向压电陶瓷位移平台和第二y向压电陶瓷位移平台可驱动第一 微型刀具和第二微型刀具的刀口沿y轴方向运动，第一微型刀具和第二微型刀具用于夹紧 纤维单丝上的树脂微滴； 四、利用本专利技术的一种紧凑型微脱粘复合材料界面强切测试装置可对复合材料界 面剪切强度进行实际测量； 五、将纤维单丝固定在U型硬纸板上，并确保纤维单丝在硬纸板两侧固定的位置在 同一水平线上，目的是为了有效保证纤维单丝轴向与测试装置拉伸方向保持一致。【附图说明】 图1为实施例一中所述的一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置的结构示意 图，图1为1为固定基座，2为X向压电陶瓷位移平台，3为微应力传感器，4为第一纤维夹具，5 为第一 y向压电陶瓷位移平台，6为第一微型刀具，7为第二纤维夹具，8为界面剪切强度测试 试样，9为第二微型刀具，10为第二y向压电陶瓷位移平台； 图2为实施例一步骤一中制备界面剪切强度测试试样结构示意图；图2中11为U型 硬纸板，12为纤维单丝，13为树脂微滴； 图3为实施例一步骤二中界面剪切强度测试结构示意图；图3中21为第一纤维夹 具，22为第一微型刀具，23为树脂微滴，24为纤维单丝，25为第二纤维夹具，26为第二微型刀 具。【具体实施方式】【具体实施方式】 一:本实施方式是一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置包括 固定基座1、微拉伸测试系统和微滴夹持系统； 所述的微拉伸测试系统包括X向压电陶瓷位移平台2、微应力传感器3、第一纤维夹 具4和第二纤维夹具7; 所述的微滴夹持系统包括第一 y向压电陶瓷位移平台5、第二y向压电陶瓷位移平 台10、第一微型刀具6和第二微型刀具9; 所述的X向压电陶瓷位移平台2、第一 y向压电陶瓷位移平台5、第二y向压电陶瓷位 移平台10、第一纤维夹具4和第二纤维夹具7分别安装在固定基座1上； 所述的微应力传感器3的一端与X向压电陶瓷位移平台2相连接，微应力传感器3的 另一端与第一纤维夹具4相连接； 所述的微型刀具6固定在第一 y向压电陶瓷位移平台5上，第二微型刀具9固定在于 第二y向压电陶瓷位移平台10上，且第一微型刀具6和第二微型刀具9的两个刀口对位安装。 本实施方式的优点： -、本实施方式一种紧凑型微脱粘复合材料界面强切测试装置，具有体积小、精度 高、方便拆装等特点，可在多种狭小腔体中集成，因而可以用于低温、高温等多种环境下的 复合材料界面剪切强度测试； 二、利用本实施方式的一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置测试复合材料 界面剪切强度的精度为0.05 %~0.5 % ;三、本实施方式中第一 y向压电陶瓷位移平台5和第二y向压电陶瓷位移平台10可 驱动第一微型刀具6和第二微型刀具9的刀口沿y轴方向运动，第一微型刀具6和第二微型刀 具9用于夹紧纤维单丝上的树脂微滴； 四、利用本实施方式的一种紧凑型微脱粘复合材料界面强切测试装置可对复合材 料界面剪切强度进行实际测量。【具体实施方式】 二:本实施方式与一不同点是:所述的X向压电陶瓷位 移平本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置，其特征在于一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置包括固定基座(1)、微拉伸测试系统和微滴夹持系统；所述的微拉伸测试系统包括x向压电陶瓷位移平台(2)、微应力传感器(3)、第一纤维夹具(4)和第二纤维夹具(7)；所述的微滴夹持系统包括第一y向压电陶瓷位移平台(5)、第二y向压电陶瓷位移平台(10)、第一微型刀具(6)和第二微型刀具(9)；所述的x向压电陶瓷位移平台(2)、第一y向压电陶瓷位移平台(5)、第二y向压电陶瓷位移平台(10)、第一纤维夹具(4)和第二纤维夹具(7)分别安装在固定基座(1)上；所述的微应力传感器(3)的一端与x向压电陶瓷位移平台(2)相连接，微应力传感器(3)的另一端与第一纤维夹具(4)相连接；所述的微型刀具(6)固定在第一y向压电陶瓷位移平台(5)上，第二微型刀具(9)固定在于第二y向压电陶瓷位移平台(10)上，且第一微型刀具(6)和第二微型刀具(9)的两个刀口对位安装。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郝立峰，王琦，王荣国，赫晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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