【技术实现步骤摘要】
本技术属于纤维力学性能测试设备，具体涉及一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置。
技术介绍
1、材料的力学性能是衡量其结构稳定性的重要参数，往往是应变率相关的，应变率不同，材料的力学响应行为往往不同。目前，测量材料的准静态力学性能主要通过材料万能试验机测量，而动态力学性能主要通过霍普金森拉杆测量。传统的霍普金森拉杆技术基于三波法，通过电阻式应变片测量入射杆和透射杆上的脉冲信号，测量试样的尺寸一般为毫米量级。高性能纤维(碳纤维、碳纳米管纤维、凯夫拉纤维等)以及一些优越的生物纤维(蜘蛛丝、蚕丝等)，作为先进功能材料，因其优异的力学性能，在航空航天工业应用等领域有较高的应用前景。测量这些高性能纤维在高应变率下的本构关系与失效模式将对其实际应用提供有效指导。
2、然而，这些纤维单丝的直径往往为微米量级(100～101μm)，在使用传统的霍普金森拉杆测量其动态力学性能时，透射信号太小，几乎为零，此时采用传统的应变片难以获取其波形信号。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，实现为对直径为微米量级(100～101μm)的纤维单丝的高应变率拉伸力学性能进行测试，本技术提供一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，测量应变率为102～104s-1。其可为多种材质的纤维单丝进行微尺度动态拉伸测试，速度可控，应变率区间大，结构简单，测量精准，操作方便。本技术利用微尺度霍普金森拉杆拟解决纤维单丝动态拉伸力学性能测量的问题，入射杆与透射杆直径为500μm，入射杆和透射杆均为铝杆，
2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
3、一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，包括透射杆、微调位移平台、入射杆、光学显微镜、动态光纤干涉仪、高压气室、样品、胶水、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；所述微型测试装置沿着x主轴方向为拉杆，包括透射杆、入射杆、高压气室、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；入射杆的左端与透射杆的右端有一凹槽，用于固定样品；动态光纤干涉仪为双探头，位于入射杆和透射杆的一侧，高度与入射杆和透射杆相同，成一夹角，记录入射杆和透射杆上的质点速度；光学显微镜置于样品上部，用于辅助装载样品并实现样品的标距的测量；入射杆为贯穿高压气室的长杆，末尾与法兰连接；套筒式撞击杆在高压气室和入射杆之间，释放气体，套筒式撞击杆以一定速度撞击法兰，法兰反射拉伸波，吸收器吸收撞击产生的压缩波。
4、进一步地，在光学显微镜下，所述微调位移平台将入射杆和透射杆对齐，透射杆右侧有一凹槽，入射杆左侧有一凹槽；在高压气室与法兰之间设有套筒式撞击杆，其套于入射杆。
5、进一步地，所述法兰与吸收器中心高度相同。
6、进一步地，所述入射杆与透射杆对齐后，样品放在入射杆与透射杆之间的凹槽中，滴入胶水，并使用光学显微镜测量样品的标距以及样品的直径。
7、进一步地，所述动态光纤干涉仪测得并解算得到入射与透射信号，带入公式计算得到样品的应力应变关系。
8、进一步地，所述套筒式撞击杆的速度范围为8～20m/s，应变率的测量范围为102～104s-1。
9、有益效果：
10、本技术基于应力波理论与光干涉原理，用于测试微米级直径的纤维单丝高应变率下拉伸性能，杆件系统直径仅为微米级别，透射信号较大，测量直径为微米级的高性能纤维单丝时，透射信号可达102个微应变；使用动态光纤干涉仪非接触式测量入射杆和透射杆上的信号，测量精准，解决了杆件系统尺寸较小，难以贴片无法测得信号的技术难题；使用光学显微镜帮助装载试样，操作更准确，同时记录样品标距，提高标距测量的精确度；测量的应变率范围较大可达102～104s-1。
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1.一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，包括透射杆、微调位移平台、入射杆、光学显微镜、动态光纤干涉仪、高压气室、样品、胶水、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；所述微型测试装置沿着X主轴方向为拉杆，包括透射杆、入射杆、高压气室、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；入射杆的左端与透射杆的右端有一凹槽，用于固定样品；动态光纤干涉仪为双探头，位于入射杆和透射杆的一侧，高度与入射杆和透射杆相同，成一夹角，记录入射杆和透射杆上的质点速度；光学显微镜置于样品上部，用于辅助装载样品并实现样品的标距的测量；入射杆为贯穿高压气室的长杆，末尾与法兰连接；套筒式撞击杆在高压气室和入射杆之间，释放气体，套筒式撞击杆以一定速度撞击法兰，法兰反射拉伸波，吸收器吸收撞击产生的压缩波。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，在光学显微镜下，所述微调位移平台将入射杆和透射杆对齐，透射杆右侧有一凹槽，入射杆左侧有一凹槽；在高压气室与法兰之间设有套筒式撞击杆，其套于入射杆。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试
4.根据权利要求2所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，所述入射杆与透射杆对齐后，样品放在入射杆与透射杆之间的凹槽中，滴入胶水，并使用光学显微镜测量样品的标距以及样品的直径。
5.根据权利要求1所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，所述动态光纤干涉仪测得并解算得到入射与透射信号，带入公式计算得到样品的应力应变关系。
6.根据权利要求1所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，所述套筒式撞击杆的速度范围为8～20m/s。
...【技术特征摘要】
1.一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，包括透射杆、微调位移平台、入射杆、光学显微镜、动态光纤干涉仪、高压气室、样品、胶水、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；所述微型测试装置沿着x主轴方向为拉杆，包括透射杆、入射杆、高压气室、套筒式撞击杆、法兰和吸收器；入射杆的左端与透射杆的右端有一凹槽，用于固定样品；动态光纤干涉仪为双探头，位于入射杆和透射杆的一侧，高度与入射杆和透射杆相同，成一夹角，记录入射杆和透射杆上的质点速度；光学显微镜置于样品上部，用于辅助装载样品并实现样品的标距的测量；入射杆为贯穿高压气室的长杆，末尾与法兰连接；套筒式撞击杆在高压气室和入射杆之间，释放气体，套筒式撞击杆以一定速度撞击法兰，法兰反射拉伸波，吸收器吸收撞击产生的压缩波。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量纤维单丝动态拉伸性能的微型测试装置，其特征在于，在光学显微镜下，所述微调...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏飞，王德雅，薛伟伟，徐松林，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：
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