[實用新型]基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置

有效

• 申請號: 201220458466.2
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN202720241U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 郎風超;邢永明;劉全龍;姜愛峰;侯小虎
• 申請（專利權）人: 內蒙古工業大學
• 主分類號: G01Q30/02
• 分類號: G01Q30/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種纖維推出裝置，特別是涉及一種基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置。

背景技術：

纖維增強復合材料在工程中被越來越廣泛的采用，特別是在航空、航天領域和一些高科技行業，在改善工程結構性能方面獲得了顯著的成效。在纖維增強復合材料中界面面積占很大比例，界面的性質將直接影響纖維增強復合材料的各種力學性能，因此纖維增強復合材料的界面力學問題成為目前最為活躍的研究領域之一。在纖維增強復合材料成型過程中，由于纖維和基體的熱膨脹系數和彈性模量的不匹配，在材料固結后，界面附近形成殘余應力場。該殘余應力場對于纖維增強復合材料的宏觀力學性能，如強度、剛度，尤其是層間剪切、斷裂、抗沖擊、抗濕熱老化以及波的傳播等性能方面產生重要的影響。

對纖維增強復合材料界面力學性能的研究，雖然許多理論和數值模型已經建立，但是到目前為止，在這方面的實驗研究卻比較少。其主要原因是研究的區域非常小，纖維直徑通常只有若干微米到幾十微米，界面區更小，在這樣小的區域內測量應力分布十分困難。針對金屬基纖維增強復合材料，目前可以利用X-ray法和中子衍射法兩種方法研究界面力學性能，但是對于樹脂基纖維增強復合材料，目前基本沒有辦法。

發明內容：

本實用新型的目的在于提供一種基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置。本實用新型在掃描電鏡環境下利用直徑為20-40微米的壓頭將纖維增強復合材料超細纖維推出，達到釋放殘余應力的目的。并能夠精確給出推出過程中纖維與界面間力與位移關系，其中，力的精度為0.001N，位移精度為1微米。

本實用新型的目的由如下技術方案實施，一種基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置，其包括掃描電鏡、微型拉伸臺(Deben?Microtest?tensile/compression/bending?stage)、數據轉換器、密閉殼體、連接桿和壓頭，所述微型拉伸臺固定在所述密閉殼體內，所述連接桿的一端固定在所述微型拉伸臺上，另一端與所述壓頭連接，所述密閉殼體上設有與所述掃描電鏡腔體接口相配合的連接口，所述掃描電鏡腔體接口與所述密閉殼體的所述連接口密閉連接，所述壓頭穿出所述連接口，延伸至所述掃描電鏡樣品室內，所述微型拉伸臺的數據輸出線穿過所述密閉殼體的所述連接口和所述掃描電鏡腔體接口與所述數據轉換器的數據輸入端連接，所述數據轉換器的數據輸入端穿過所述掃描電鏡殼體并與所述掃描電鏡殼體密閉連接。

所述壓頭直徑為20-40微米。

本實用新型的優點在于，本實用新型基于掃描電子顯微纖維推出等功能，結合了電子束云紋高靈敏度、高空間分辨與纖維推出法的優勢，可以用來測量界面強度和界面附近的殘余應力場，觀察界面損傷和破壞的細觀力學過程，分析界面應力的分布規律，為纖維增強復合材料界面力學性能的研究提供新的手段。本實用新型基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置可用于航空航天領域里廣泛使用的幾種關鍵復合材料(碳纖維、SIC纖維、玻璃纖維和硼纖維增強復合材料)的界面殘余應力場分析，結合數值計算和模擬技術，研究界面殘余應力場與材料宏觀性能之間的關系，為工程設計提供依據。

附圖說明

圖1為一種基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置結構示意圖。

圖2為掃描電鏡下纖維推出原理圖。

掃描電鏡1，微型拉伸臺2，數據轉換器3，密閉殼體4，連接桿5，壓頭6，掃描電鏡腔體接口7，連接口8，掃描電鏡樣品室9，數據輸出線10，纖維增強復合材料11，載物臺12，試樣臺13，纖維14。

具體實施方式：

實施例1：如圖1所示，一種基于掃描電鏡環境下的纖維推出裝置，其包括掃描電鏡1、微型拉伸臺2、數據轉換器3、密閉殼體4、連接桿5和壓頭6，微型拉伸臺2固定在密閉殼體4內，連接桿5的一端固定在微型拉伸臺2上，另一端與壓頭6連接，密閉殼體4上設有與掃描電鏡腔體接口7相配合的連接口8，掃描電鏡腔體接口7與密閉殼體4的連接口8密閉連接，壓頭6穿出連接口8，延伸至掃描電鏡樣品室9內，壓頭6直徑為30微米。微型拉伸臺2的數據輸出線10穿過密閉殼體4的連接口8和掃描電鏡腔體接口7與數據轉換器3的數據輸入端連接，數據轉換器3的數據輸入端穿過掃描電鏡1殼體并與掃描電鏡1殼體密閉連接。微型拉伸臺2通過數據輸出線10將其測得的壓頭位移與受力輸入到數據轉換器3，經數據轉換器3轉化為計算機識別的信號，再輸入到計算機進行數據分析。微型拉伸臺(Deben?Microtest?tensile/compression/bending?stage)由Deben?UKLtd生產。

將纖維增強復合材料11夾放于傾斜45度的帶有狹縫的載物臺12上，將載物臺12安放于掃描電鏡試樣臺13上如圖2所示。通過掃描電鏡試樣臺13的軸向移動以及旋轉，把被推出纖維14定位于壓頭6正下方，通過微型拉伸臺2的傳動裝置帶動壓頭6移動，通過壓頭6施加載荷將纖維14推出，達到釋放殘余應力的目的。并能夠精確給出推出過程中纖維14與界面間力與位移關系，其中，力的精度為0.001N，位移精度為1微米，進而計算界面強度，分析界面附近的殘余應力場。