一种碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统。其包括湿热箱、试件机械加载装置和控制装置；试件机械加载装置设置在湿热箱内；控制装置中部分部件装在试件机械加载装置上。本发明专利技术系统可对碳纤维增强树脂基复合材料进行定量的湿热损伤、电流损伤及湿热、电流共同作用下联合损伤，还能精确测定热、电载荷作用下碳纤维增强树脂基复合材料电阻、温度、应变等参量的动态变化。本系统可满足多种试件尺寸测试要求，调节方便，能控制与显示接触压力大小，具有良好的软件界面及数据管理功能。本系统为碳纤维增强树脂基复合材料在湿热、电流、热-电环境下失效机制的揭示提供一种有效可靠的手段。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料测试
，特别是涉及一种碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统。
技术介绍
由于碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的力学性能，因此已开始广泛应用于航空航天、风力发电、建筑等领域。在服役过程中，湿热是其通常所处的环境。此外，雷击电流、感应电流、静电荷放电产生的电流等因素常常直接作用于复合材料结构上，并且与湿热环境因素相互作用，结果造成结构的耐久性显著降低。目前绝大多数研究者只考虑湿热条件下该材料的力学行为，但鲜有在热-电载荷共同作用下力学行为的报道，而后者更接近于材料真实的服役状况。在公开发表的关于湿热、电流因素影响的文献中，材料测试时均将湿热环境和电流环境分别施加，并没有考虑两者同时施加时的交互作用，对于热-电损伤后的力学性能也只测试过一两项指标，而没有进行过系统研究；所采用的测试系统十分简陋，都只适用于特定尺寸的试件，且试件与通电电极间的接触压力无法精确测量与控制，也无法同时采集试件电阻、温度、应变等反应材料损伤情况的参量。因此，开发一种结构简单、 调节方便、适应多种试件尺寸要求、能够精确显示接触压力大小并能同时采集在热-电载荷作用下碳纤维增强树脂基复合材料电阻、温度、应变等参量变化的测试系统，对于研究材料在热-电环境下的失效机制以及材料安全服役条件的制定具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够对多种尺寸的碳纤维增强树脂基复合材料试件施加精确的接触压力及热-电载荷，同时测定反映材料损伤状况的电阻、温度、应变等变化情况的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统。为了达到上述目的，本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统包括湿热箱、试件机械加载装置和控制装置；其中试件机械加载装置设置在湿热箱的内部，其上安装有两个测试电极；控制装置中的部分部件安装在试件机械加载装置上，用于控制碳纤维增强树脂基复合材料试件的电流加载及损伤状态参量采集过程。所述的试件机械加载装置包括底座、箱体、两条导轨、两根拉杆、固定端钢套、固定端电极、滑动端钢套、滑动端电极、丝杠、力传感器支架、伞齿轮组、主轴和手轮；其中底座为长方形板状，水平设置；箱体(13)设置在底座的表面一端；固定端钢套设置在底座的表面另一端，其内部安装有固定端电极；两条导轨沿底座的长度方向平行设置在位于箱体和固定端钢套之间的底座表面；滑动端钢套固定在导轨上的两个滑块表面，并且上部两侧加工过孔贯穿两根拉杆；平行设置的两根拉杆的两端分别固定在固定端钢套和箱体上靠近固定端钢套的侧壁内端面上；滑动端电极安装在滑动端钢套的内部；固定端电极和滑动端电极上相对的侧面露在外部，用于夹持试件并导电；滑动端钢套与滑动端电极相接触的表面以及固定端钢套与固定端电极相接触的表面喷涂一层氧化锆陶瓷涂层；力传感器支架安装在滑动端钢套上靠近箱体的侧面，其内设置有测力传感器；丝杠的一端压在测力传感器上， 并与力传感器支架孔内壁通过平键联接，另一端通过安装在箱体内端面上的轴承贯穿箱体而延伸至箱体的内部；主轴通过安装在箱体一侧面上的轴承贯穿设置在箱体的侧面上；伞齿轮组由第一伞齿轮和第二伞齿轮组成，其中第一伞齿轮与位于箱体内部的主轴端部键连接，第二伞齿轮平键联接安装在通过轴承支撑于箱体内端面上的丝杠螺母端部，并与第一伞齿轮相啮合；而手轮则安装在主轴上位于箱体外部的一端。所述的控制装置包括主控计算机、信号发生器、电流源、电分流器、数据采集器、分流器电压采集电路、电极电压采集电路、温度传感器、测力传感器和应变采集装置；其中 主控计算机为整个测试系统的控制核心，用于完成信号控制、数据采集及存储操作；信号发生器为可控信号发生装置，其输入端与主控计算机连接，输出端与电流源连接，用于根据主控计算机的指令产生相应的信号，从而控制电流源的输出电流；电流源为可控电流源，用于为试件提供测试电流，其输入端与信号发生器相连接，两个输出端分别与试件机械加载装置上的固定端电极和滑动端电极以及电分流器相连接，形成一闭合的测试回路；电分流器为纯电阻性器件，用于检测测试回路中的电流；数据采集器为多路数据采集电路，其输出端与主控计算机相连接，输入端分别与分流器电压采集电路、电极电压采集电路、温度传感器、测力传感器和应变采集装置相连接，用于采集测试所必需的各种信号；分流器电压采集电路为电压信号采集电路，用于获取电分流器两端的电压；电极电压采集电路为电压信号采集电路，用于获取固定端电极和滑动端电极之间的电压；温度传感器安装在试件表面，用于获取试件表面的温度信息；测力传感器为压力信号传感器，安装在试件机械加载装置上， 用于获取试件所承受的压力；应变采集装置由应变测试仪和应变片组成，用于获取试件的应变信息，其中应变片安装在试件表面，其通过专用电缆与应变测试仪连接。本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统可对测试碳纤维增强树脂基复合材料进行定量的湿热损伤、电流损伤以及热、电共同作用下的损伤，特别是能精确测定热、电载荷共同作用下碳纤维增强树脂基复合材料电阻、温度、应变等参量变化，为分析真实服役条件下碳纤维增强树脂基复合材料的失效机制提供一种可靠手段。另外，本系统能够满足多种尺寸试件要求，调节方便，而且能控制与显示接触压力大小，精确测定电阻、温度、应变等随时间的变化，具有良好的软件界面及数据管理功能。附图说明图I为本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统中控制装置构成框图。图2为本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统中试件机械加载装置结构立体图。图3为本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统中试件机械加载装置结构俯视图。图4为本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统中试件机械加载装置结构主视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统进行详细说明。如图I所示，本专利技术提供的碳纤维增强树脂基复合材料热-电损伤测试系统包括湿热箱11、试件机械加载装置和控制装置；其中试件机械加载装置设置在湿热箱11的内部，其上安装有两个测试电极；控制装置中的部分部件安装在试件机械加载装置上，用于控制碳纤维增强树脂基复合材料试件的电流加载及损伤状态参量采集过程。所述的试件机械加载装置包括底座12、箱体13、两条导轨14、两根拉杆15、固定端钢套16、固定端电极17、滑动端钢套18、滑动端电极19、丝杠20、力传感器支架21、伞齿轮组22、主轴23和手轮24 ;其中底座12为长方形板状，水平设置；箱体13设置在底座12的表面一端；固定端钢套16设置在底座12的表面另一端，其内部安装有固定端电极17 ;两条导轨14沿底座12的长度方向平行设置在位于箱体13和固定端钢套16之间的底座12表面；滑动端钢套18固定在导轨14上的两个滑块表面，并且上部两侧加工过孔贯穿两根拉杆 15 ;平行设置的两根拉杆15的两端分别固定在固定端钢套16和箱体13上靠近固定端钢套 16的侧壁内端面上；滑动端电极19安装在滑动端钢套18的内部；固定端电极17和滑动端电极19上相对的侧面露在外部，用于夹持试件并导电；滑动端钢套18与滑动端电极19相接触的表面以及固定端钢套16与固定端电极17相接触的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王志平，张国尚，纪朝辉，李娜，韩志勇，丁坤英，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：
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