本发明专利技术的目的在于提供一种测量精度高、稳定性能好、纤维压缩性能评价可靠的单丝纤维压缩性能的测量方法及其装置。它是由位移控制器、位移加载台、单丝纤维、应变梁、数据采集系统和数字解调系统组成的，位移控制器连接位移加载台，位移加载台连接单丝纤维，单丝纤维连接应变梁，应变梁连接数据采集系统，数据采集系统连接数字解调系统。测量方法是通过显微镜的测量系统对要进行压缩的单丝纤维长度进行测量。单丝纤维通过微位移加载台对金属梁施加载荷，通过应变片记录悬臂梁的变形情况直到纤维被压断，进而间接计算出单丝纤维整个压缩过程所受到的力及压缩强度。整体系统测量精度高，稳定性能好，纤维压缩性能评价可靠。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料科学，具体说就是一种单丝纤维压縮性能的测量 方法及其装置。(二)
技术介绍
随着纤维增强复合材料的广泛应用，人们在认识纤维性能的影响 因素方面进行了深入探索，主要研究如何改善碳纤维的拉伸性能，结 果是某些纤维的拉伸强度大幅度提高并超出以前采用"最弱环节"理 论所推断的预测值。然而，仍存在限制纤维复合材料广泛应用的一个 主要障碍，即相对于好的拉伸性能来说其压縮性能太差。实质上，在 压縮形变和压縮断裂机制方面过去很少引起人们的关注。因此如何评 价纤维单丝的轴向压縮性能在复合材料性能评价参数中有着重要的 意义。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种测量精度高、稳定性能好、纤维压縮 性能评价可靠的单丝纤维压縮性能的测量方法及其装置。本专利技术的目的是这样实现的所述的单丝纤维压縮性能的测量装 置，它是由位移控制器、位移加载台、单丝纤维、应变梁、数据采集 系统和数字解调系统组成的，位移控制器连接位移加载台，位移加载 台连接单丝纤维，单丝纤维连接应变梁，应变梁连接数据采集系统， 数据采集系统连接数字解调系统。所述的单丝纤维压縮性能的测量方法，步骤如下-步骤一实验样件制作在透明的薄玻璃片上制作一个凹槽做为 单丝纤维控制观察平台和固定平台，在单丝纤维的尾部连接微移动尺 对单丝纤维伸出台面长度实行控制，整体操作过程在2000倍的显微 镜下进行，并通过显微镜的测量系统对要进行压縮的单丝纤维长度进 行测量；步骤二载荷测量主要包括驱动装置和应变测量装置，其中驱动装置由AH-SC3电动位移台运动控软件和AH-STA05超薄型电动3平移台组成，应变测量装置由移动尺和微小悬臂梁组成，悬臂梁采用的材料是不锈钢片，其尺寸长、宽、厚度为L=56.2mm a=10mm b=0.3mm，单丝纤维固定在超薄型电动平移台最前端，通过移动尺调 整单丝纤维与加载梁的位置，单丝纤维所受压縮载荷是通过弯曲承载 结构悬臂梁传递给传感器，单丝纤维通过微位移加载台对金属梁施加 载荷，通过应变片记录悬臂梁的变形情况直到纤维被压断，进而间接 计算出单丝纤维整个压縮过程所受到的力及压縮强度。本专利技术一种单丝纤维压縮性能的测量方法及其装置，采用在悬臂 梁根部粘贴应变片的方法来放大纤维承受的载荷应变。解决了微米级 纤维所能承受微小压縮力不宜识别的主要技术问题，金属应变片传感 器技术成熟，具有灵敏度高、重量轻、便于与计算机连接、解调技术 成熟等优点。采用位移连续微加载平台驱动纤维单丝向悬臂梁施加载 荷。整体系统测量精度高，稳定性能好，纤维压縮性能评价可靠。(四) 附图说明图1为本专利技术的压縮时间与压縮应力变化曲线图2为本专利技术的数据采集系统实时监测图3为本专利技术的位移控制系统造作界面；图4为本专利技术的悬臂梁受力图5为本专利技术的截面受力图6为本专利技术的纤维单丝压縮系统示意图。具体实施方式 下面结合附图举例对本专利技术作进一步说明。实施例l:结合图6，本专利技术一种单丝纤维压縮性能的测量方法 及其装置，所述的单丝纤维压缩性能的测量装置，是由位移控制器、 位移加载台、单丝纤维、应变梁、数据采集系统和数字解调系统组成 的，位移控制器连接位移加载台，位移加载台连接单丝纤维，单丝纤 维连接应变梁，应变梁连接数据采集系统，数据采集系统连接数字解 调系统。所述的单丝纤维压縮性能的测量方法，步骤如下-步骤一实验样件制作在透明的薄玻璃片上制作一个凹槽做为单丝纤维控制观察平台和固定平台，在单丝纤维的尾部连接微移动尺对单丝纤维伸出台面长度实行控制，整体操作过程在2000倍的显微镜下进行，并通过显微镜的测量系统对要进行压縮的单丝纤维长度进行测量；步骤二载荷测量主要包括驱动装置和应变测量装置，其中驱动装置由AH-SC3电动位移台运动控软件和AH-STA05超薄型电动 平移台组成，应变测量装置由移动尺和微小悬臂梁组成，悬臂梁采用 的材料是不锈钢片，其尺寸长、宽、厚度为L=56.2mm a=10mm b=0.3mm，单丝纤维固定在超薄型电动平移台最前端，通过移动尺调 整单丝纤维与加载梁的位置，单丝纤维所受压縮载荷是通过弯曲承载 结构悬臂梁传递给传感器，单丝纤维通过微位移加载台对金属梁施加 载荷，通过应变片记录悬臂梁的变形情况直到纤维被压断，进而间接 计算出单丝纤维整个压縮过程所受到的力及压縮强度。实施例2:结合图1—图5，本专利技术所述的单丝纤维为微米级单 丝纤维，单丝纤维的被测量段尺寸小于50微米，保证单丝纤维轴向 受压时不发生弯曲。不受纤维种类的限制，经过测量系统后即可测得 纤维单丝的压縮强度，主要包括以下几个部分:1) 实验样件制作部分在透明的薄玻璃片上制作一个很窄的凹槽做为纤维控制观察平台和固定平台，在纤维的尾部连接微移动尺对纤维伸出台面长度实行控制。整体操作过程在2000倍的显微镜下进 行，并通过显微镜的测量系统对要进行压縮的纤维长度进行测量。2) 载荷测量部分主要由两大部分构成， 一个是驱动装置，一 个是应变测量装置。其中驱动装置由AH-SC3电动位移台运动控软件 图3和AH-STA05超薄型电动平移台组成，应变测量装置有移动尺和 微小悬臂梁组成，悬臂梁采用的材料是不锈钢片，其尺寸长、宽、厚 度为I^56.2mm a=10mm b:0.3mm。纤维单丝固定在超薄型电动平 移台最前端，通过移动尺调整纤维与加载梁的位置，纤维单丝所受压 縮载荷是通过弯曲承载结构悬臂梁传递给传感器，纤维单丝通过微位 移加载台对金属梁施加载荷，力的作用会使悬臂梁发生变形，悬臂梁 受到微小外力作用时，悬臂梁会偏离原来的位置，产生挠度。因为悬 臂梁变形后和变形前的夹角很小，所以认为它的应变是完全由截面的正应力产生的，通过应变片记录悬臂梁的变形情况知道纤维被压断。进而间接计算出单丝碳纤维的整个压縮过程所受到的力及压縮强度。3) 解调系统由于测量过程中纤维收到的是连续位移载荷并且梁的变形量很小，所以对于解调装置的反应频率和精度有较高的要求。解调原理半桥120欧桥臂电阻连接桥盒，经电桥将应变片电阻的变化转换为电流或电压信号。经差动放大器、滤波器A/D转换器由电脑控制软件输出测量结果。4) 数据采集系统将解调系统获得的模拟信号数字化图2，并高速地将数据记录并分析，计算得到纤维单丝的压縮强度。系统通过通讯电缆和计算机并行端口 EPP链接。数据采集可自行设定通道数，最高采样频率20kHz最低10Hz、采样速率准确率0.02%精度0.12微应变，由计算机控制16位D/A转换器实现自动平衡，采集到的数据以.txt和.mdb格式存储，经过计算得出目标性能参数值。使用环境符合GB6587.1-86II组条件的环境。本专利技术所述的测量方法其测量原理是以悬臂梁纯弯曲时截面的静力关系理论为基础，通过计算使悬臂梁发生纯弯曲的外力F(即为碳纤维丝的压縮力)得到最后的压縮破坏力，进而求得压縮强度。当悬臂梁受到微小外力作用时，悬臂梁会偏离原来的位置，产生挠度。因为悬臂梁变形后和变形前的夹角很小，所以认为它的应变是完全由截面的正应力产生的，根据力学平衡方程，如图4，以A处截面为研究对象得出A处的力矩和B处外力的关系方程<formula>formula see original document page 6</formula>本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单丝纤维压缩性能的测量装置，它是由位移控制器、位移加载台、单丝纤维、应变梁、数据采集系统和数字解调系统组成的，其特征在于：位移控制器连接位移加载台，位移加载台连接单丝纤维，单丝纤维连接应变梁，应变梁连接数据采集系统，数据采集系统连接数字解调系统。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张博明，孙新杨，郑双，武玉芬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[]
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