[發明專利]碳纖維預浸料層間滑移力測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201410146458.8
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN103913413A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 王永軍;楊凱;孫寶龍;元振毅;楊選宏
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01L5/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種碳纖維預浸料層間滑移力的測量裝置，其特征在于，包括支架、承載架、碳纖維預浸料固定座和碳纖維預浸料滑移機構；其中承載架安裝在該支架的支架面板上；碳纖維預浸料固定座位于承載架內，并且所述碳纖維預浸料固定座中的上基座固定在承載架的頂板的下表面，碳纖維預浸料固定座中的下基座固定在支架面板的上表面，兩個基座的碳纖維預浸料固定面相對應并且有間距，該間距等于墊板的厚度與四層碳纖維預浸料的厚度之和；承載架的立柱插裝在位于所述支架面板上的立柱孔內，并使兩者之間間隙配合；所述碳纖維預浸料滑移機構中的墊板位于兩個基座之間，并與該碳纖維預浸料滑移機構中的滑輪鋼絲繩固連；滑輪固定在連接板上；連接板固定在機床臺面上。

2.如權利要求1所述碳纖維預浸料層間滑移力的測量裝置，其特征在于，所述碳纖維預浸料滑移機構包括墊板、夾板、套管和滑輪；所述墊板位于兩個基座的碳纖維預浸料固定面之間，該墊板有滑輪鋼絲繩連接孔的一端裝夾在夾板內；墊板為條狀板，寬度與滑移碳纖維預浸料的寬度相同，將一塊條形碳纖維預浸料沿其長度方向對折之后包覆在墊板的上表面和下表面，并通過兩個夾板夾緊固定，作為滑移碳纖維預浸料；滑輪鋼絲繩裝在套管內；在所述兩個夾板相配合表面分別有墊板嵌槽。

3.如權利要求1所述碳纖維預浸料層間滑移力的測量裝置，其特征在于，所述碳纖維預浸料固定座中的上基座和下基座均為一個表面有凸臺的矩形板，該凸臺的表面為碳纖維預浸料固定面。

4.如權利要求2所述碳纖維預浸料層間滑移力的測量裝置，其特征在于，所述套管包括前套管和后套管；在前套管一端端面對稱分布有兩個槽口，通過該槽口將前套管該端與支架面板插接；在所述前套管的另一端有法蘭；在后套管的一端端面對稱分布有兩個槽口，通過該槽口將該后套管與連接板插接；在所述后套管的另一端亦有法蘭；將前套管與后套管通過所述法蘭固連。

5.一種使用權利要求1所述碳纖維預浸料層間滑移力測量裝置測量碳纖維預浸料層間滑移力的方法，其特征在于，具體步驟是：

步驟1，確定需施加在滑移碳纖維預浸料表面的物體質量；確定需施加在滑移碳纖維預浸料表面的物體質量時，根據試驗要求確定的大氣壓強P_i，通過公式（1）

F_N=P_i·S??????（1）

得到應施加在滑移碳纖維預浸料表面的壓力F_N，通過公式（2）確定需施加在滑移碳纖維預浸料上的物體質量M

M=F_N/g??????（2）

上述公式中，S是滑移碳纖維預浸料的受力面積，g是施加在滑移碳纖維預浸料表面物體的重力加速度；

步驟2，確定所需配重塊的質量；通過第一步得到的需施加在滑移碳纖維預浸料上的物體質量M由兩部分組成，一部分是承載架與上基座的質量M₀，另一部分是配重塊的質量M_i；所述承載架與上基座的質量M₀通過稱量的方法直接獲得，所述配重塊的質量M_i通過公式（3）確定：

M_i=M-M₀??????（3）

得到應施加在滑移碳纖維預浸料表面上的配重塊的質量；

步驟3，裝夾固定碳纖維預浸料；將兩塊碳纖維預浸料分別固定在上基座的碳纖維預浸料固定面和下基座的碳纖維預浸料固定面上，作為固定碳纖維預浸料；將上基座固定在承載架的頂板的下表面，將下基座固定在支架面板的上表面；

步驟4，裝夾滑移碳纖維預浸料；將一塊條形碳纖維預浸料沿其長度方向對折之后包覆在墊板的上表面和下表面；將包覆有碳纖維預浸料的墊板有滑輪鋼絲繩連接孔的一端裝入夾板上的墊板嵌槽內并固定；

步驟5，安裝碳纖維預浸料層間滑移力測量裝置；根據第二步中確定的所需配重塊的質量M_i，在承載架的底板上碼放質量為M_i的標準重物塊；將支架置于烘箱中；將連接板固定在機床臺面上；將滑輪鋼絲繩裝入套管內部并引出來；將前套管有槽口一端與支架面板插接；將后套管有槽口一端與連接板插接；將前套管的法蘭與后套管的法蘭固連；將滑輪鋼絲繩裝在滑輪上并固定在機床橫梁的底部；至此完成了測量裝置的安裝；

步驟6，測量碳纖維預浸料層間滑移力；依次測量碳纖維預浸料在60℃～180℃的溫度范圍內的滑移力；首次測量溫度為60℃，每次以10℃的溫差升溫，直至測量溫度達到180℃；

測量時，首先通過烘箱對碳纖維預浸料加熱至60℃并保溫；啟動電子萬能試驗機使機床橫梁移動，帶動連接在機床橫梁上的滑輪鋼絲繩移動，從而帶動包覆有碳纖維預浸料的墊板滑移，使包覆在墊板上的碳纖維預浸料與固定在基座上的碳纖維預浸料之間產生相對運動；通過電子萬能試驗機上的力傳感器測量包覆在墊板上的碳纖維預浸料滑移中的滑移力；該機床橫梁的移動速度和移動距離均根據試驗要求確定：機床橫梁的移動速度為10mm/min，移動距離為90mm；當碳纖維預浸料滑移距離達到設定值后，機床橫梁停止運動；測量溫度為60℃時碳纖維預浸料層間滑移力結束；

機床橫梁回位；從烘箱內取出碳纖維預浸料層間滑移力測量裝置，并使包覆有碳纖維預浸料的墊板4回歸原位；把碳纖維預浸料層間滑移力測量裝置放回到烘箱內；通過烘箱對碳纖維預浸料加熱至70℃并保溫；當烘箱溫度加熱到70℃后，啟動機床，重復溫度為60℃時的測量過程，得到溫度為70℃時碳纖維預浸料層間滑移力；以10℃的溫度差逐次調節對碳纖維預浸料的加熱溫度，并重復所述測量過程，直至完成碳纖維預浸料在60℃～180℃的溫度范圍內滑移力的測量；得到碳纖維預浸料在60℃～180℃的溫度范圍內的滑移力；

在測量中，通過計算機會自動繪制出滑移過程中力變化的曲線圖。