双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，包括中芯区和四个伸臂，四个伸臂围绕中芯区向外延伸并组成十字形，每个伸臂通过边缘过渡区与中芯区连接，伸臂的端部为夹持段，夹持段设置有夹持端橡胶棒，夹持端橡胶棒用于连接双轴拉伸试验机的夹具；其中，夹持段为三层，伸臂和边缘过渡区为双层，中芯区为单层，边缘过渡区为四角具有倒圆角的四边形。本发明专利技术还提供了一种上述试件的制作方法。本发明专利技术可测定和表征织物膜材双轴拉伸强度，破坏发生于单层测试区，伸臂和过渡区加强而后破坏，可应用于建筑膜材、飞艇蒙皮和其它工业织物领域等。

Biaxial tensile strength test specimen of double cross composite fabric membrane and its manufacturing method

The invention discloses a double cross composite fabric tensile strength of membrane materials under biaxial specimens, including the core area and four arms, four arms around the core region extending outward and cross, each arm is connected with the core area through the edge of the transition zone, the end of the arm for clamping section. The clamping section is provided with a clamping end of the rubber rod, clamping end rubber rod clamps for connecting the biaxial tensile testing machine; wherein, the clamp section is divided into three layers, and overhanging edge transitional region for the double, in the core area is single, the edge transition area is quadrilateral four angle with rounded corners. The invention also provides a method for making the sample. The invention can determination and characterization of the fabric tensile strength of membrane materials under biaxial, damage occurred in a single testing zone, transition zone and strengthen the arm and damage, can be applied to the architectural membrane materials, and other industrial fabrics airship envelope etc..

【技术实现步骤摘要】
双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件及其制作方法
本专利技术涉及一种用于测试柔性织物膜材料双轴拉伸强度的试件，尤其涉及一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件及其制作方法，该试件可用于建筑涂层织物膜材、飞艇高性能多功能层合蒙皮等柔性薄膜的双轴拉伸强度测试，属于材料力学实验技术、建筑结构材料试验

技术介绍
柔性织物薄膜材料常由承力层织物基布和功能涂层等组成，广泛应用于建筑、航空航天等工业领域，基本受力为双向张力状态。针对织物膜二维受力状态在正常使用阶段的力学性能研究已经广泛采用双轴拉伸试验方法，但针对织物膜材强度及失效目前仍仅采用单轴拉伸试验及设计方法。由于织物膜材的织物结构具有正交异性、非线性特征，单轴拉伸强度不能准确表征其双轴拉伸应力强度，目前国内外仍缺少织物膜双轴拉伸强度试验的有效方法。对于织物膜材的双轴试验已经有了广泛的研究。双轴拉伸试验机与双轴拉伸测试方法都有了很大发展。但目前的研究还是集中于低载荷双轴拉伸力学性能研究，并没有双轴拉伸强度的试验方法出现。例如：“膜结构技术规程”(CECS158-2015)规定了采用双轴拉伸试验测试方法测试建筑P/G类膜材弹性常数。“TensileMembraneStructures”(ASCE/SEI55-16)规定了采用双轴拉伸测试涂层织物膜材的拉伸弹性常数和应变补偿方法。Natalie,等著的“ProspectforEuropeanGuidesfortheStructuralDesignofTensileMembraneStructures”(PublicationsOfficeoftheEuropeanUnion，2016.1)介绍了用于建筑织物膜双轴拉伸和双轴剪切测试方法。Paolo等著的“BiaxialTestingforFabricsandFoils”(Springer，2015)介绍了平面双轴拉伸、充气圆管和气泡试验方法用于织物膜和薄膜力学性能试验。陈建稳、陈务军著的“CentralcracktearingtestingoflaminatedfabricUretek3216LVunderuniaxialandbiaxialstatictensileloads”(JournalofMaterialsinCivilEngineering,2016，8(4)，(ASCE)MT.1943-5533.0001537)介绍了双轴撕裂试验方法。李阳著的“建筑膜材料和膜结构的力学性能研究与应用”(同济大学博士学位论文，2007.8)研究了双轴拉伸试验机，定制了加载谱和试验方法。陈务军、王利钢、高成军著的“P/G类建筑织物膜材双轴剪切试验及力学特性分析”(建筑材料学报，2016，03:539-543)研究了织物膜材的双轴剪切试验方法及膜材的剪切力学性能。双轴拉伸强度试验目前多应用于金属材料测试，并已取得了重要进展和成果。任家陶、李冈陵、豆志武著的“双向拉伸试验的进展与钛板双向拉伸的强化研究”(实验力学，2001，02:196-206.)进行了金属材料的双轴拉伸试验，并钛板的双向拉伸力学性能进行了研究。鲁帅著的“双轴拉伸原位力学测试装置的设计分析与试验研究”(吉林大学硕士学位论文，2015)研究了双轴拉伸力学试验装置，并对多种金属材料的双向应力下的力学性能开展试验。目前用于正常使用阶段力学行为研究的柔性织物膜材双轴拉伸双十字型试件，在应力水平较高时，由于切缝、边缘倒角等应力集中效应，试件在双轴拉伸应力水平远低于单轴拉伸强度时在应力集中区域发生破坏，其应力值不能表征织物膜双轴拉伸强度，其破坏形态不能揭示双轴拉伸真实力学行为机理。目前这些技术均不满足织物膜双轴拉伸强度试验技术需求。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种柔性织物膜材双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，及制作方法，结合使用双轴拉伸试验机，可进行柔性涂层织物膜材双轴拉伸强度试验，亦可用于其它高分子柔性薄膜双轴拉伸强度试验。为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，包括中芯区和四个伸臂，所述四个伸臂围绕所述中芯区向外延伸并组成十字形，每个所述伸臂通过边缘过渡区与所述中芯区连接，所述伸臂的端部为夹持段，所述夹持段设置有夹持端橡胶棒，所述夹持端橡胶棒用于连接双轴拉伸试验机的夹具；所述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件被设置为：进行双轴拉伸强度试验时，伸臂将双轴试验机的拉力传递至过渡区，最后施加到中芯区，所述中芯区为双轴拉伸测试核心区，拉伸破坏先发生于所述中芯区；其中，所述夹持段为三层，所述伸臂和所述边缘过渡区为双层，所述中芯区为单层，所述边缘过渡区为四角具有倒圆角的四边形。进一步地，所述伸臂包括第一层和第二层，所述第二层的长度大于所述第一层的长度，所述第二层向上被翻折至与所述第一层的端部叠合，使得所述夹持段具有三层，所述夹持端橡胶棒被包裹在所述夹持段的三层中。进一步地，所述第一层和所述第二层被焊接或粘合在一起。进一步地，所述伸臂上设置有多道切缝，所述切缝平行于所述伸臂的长度方向。进一步地，所述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件的材质为织物膜材，所述伸臂的长度方向平行于所述织物膜材的经纬向。进一步地，相邻两伸臂之间具有倒圆角，相邻两伸臂之间的所述倒圆角所在的区域为双层。本专利技术的第二方面提供了一种上述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件的制作方法，包括以下步骤：步骤一、选取织物膜材上非缺陷、离幅边和卷端边至少10cm的区域裁切具有正交十字形的第一裁切片和第二裁切片，使所述第一裁切片和所述第二裁切片均包括四个臂，每个裁切片中的四个臂形成所述正交十字形，且所述第一裁切片中的臂长于所述第二裁切片中的臂，所述第二裁切片的中心开设四角具有倒圆角的方孔；同时使得每个臂平行于所在的裁切片的织物膜材的经纬向；裁切时，使得每个裁切片中相邻两臂之间具有倒圆角；步骤二、将所述第二裁切片置于所述第一裁切片上，并将所述第二裁切片的中心和四个臂分别与所述第一裁切片的中心和四个臂对齐，将第一裁切片的叠合面和第二裁切片的叠合面均匀涂覆可相溶胶黏剂，然后叠合粘合，并均匀挤压，之后置于干燥环境，直至所述可相溶胶黏剂固化，使得所述第一裁切片和所述第二裁切片完全粘合在一起，得到四个伸臂；其中可焊接面或可胶合面为叠合面；步骤三、将所述伸臂的端部处所述第一裁切片的臂上长于所述第二裁切片的臂的部分包裹夹持端橡胶棒，再涂覆可相溶胶黏剂，然后翻折、叠合并胶合成所述伸臂的夹持段；步骤四、在每个所述伸臂上制作多道切缝，并使所述切缝平行于伸臂的长度方向。进一步地，在所述步骤二中，所述第二裁切片置于所述第一裁切片上后，第一裁切片的中心区域形成中芯区，所述中芯区用作试件的核心测试区，为单层；中芯区的周围形成边缘过渡区，为双层；所述第二裁切片的中心的方孔使得所述边缘过渡区与所述中芯区的连接处为四角具有倒圆角的四边形；同时所述伸臂为双层。进一步地，所述切缝的两端分别距离所述夹持段和所述边缘过渡区与所述伸臂的连接处约2cm。进一步地，所述步骤三中，所述伸臂的端部处所述第一裁切片的臂上长于所述第二裁切片的臂的部分翻折后，使得所述夹持段具有三层。本专利技术利用上述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，包括中芯区和四个伸臂，所述四个伸臂围绕所述中芯区向外延伸并组成十字形，每个所述伸臂通过边缘过渡区与所述中芯区连接，所述伸臂的端部为夹持段，所述夹持段设置有夹持端橡胶棒，所述夹持端橡胶棒用于连接双轴拉伸试验机的夹具；所述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件被设置为：进行双轴拉伸强度试验时，伸臂将双轴试验机的拉力传递至过渡区，最后施加到中芯区，所述中芯区为双轴拉伸测试核心区，拉伸破坏先发生于所述中芯区；其中，所述夹持段为三层，所述伸臂和所述边缘过渡区为双层，所述中芯区为单层，所述边缘过渡区为四角具有倒圆角的四边形。

【技术特征摘要】
1.一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，包括中芯区和四个伸臂，所述四个伸臂围绕所述中芯区向外延伸并组成十字形，每个所述伸臂通过边缘过渡区与所述中芯区连接，所述伸臂的端部为夹持段，所述夹持段设置有夹持端橡胶棒，所述夹持端橡胶棒用于连接双轴拉伸试验机的夹具；所述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件被设置为：进行双轴拉伸强度试验时，伸臂将双轴试验机的拉力传递至过渡区，最后施加到中芯区，所述中芯区为双轴拉伸测试核心区，拉伸破坏先发生于所述中芯区；其中，所述夹持段为三层，所述伸臂和所述边缘过渡区为双层，所述中芯区为单层，所述边缘过渡区为四角具有倒圆角的四边形。2.根据权利要求1所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，所述伸臂包括第一层和第二层，所述第二层的长度大于所述第一层的长度，所述第二层向上被翻折至与所述第一层的端部叠合，使得所述夹持段具有三层，所述夹持端橡胶棒被包裹在所述夹持段的三层中。3.根据权利要求2所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，所述第一层和所述第二层被焊接或粘合在一起。4.根据权利要求1所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，所述伸臂上设置有多道切缝，所述切缝平行于所述伸臂的长度方向。5.根据权利要求1所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，所述双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件的材质为织物膜材，所述伸臂的长度方向平行于所述织物膜材的经纬向。6.根据权利要求1所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，其特征在于，相邻两伸臂之间具有倒圆角，相邻两伸臂之间的所述倒圆角所在的区域为双层。7.一种根据权利要求1～6中任一项所述的双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选取织物膜材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈务军，高成军，石泰百，王平安，王梅，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31