[發(fā)明專利]一種束纖維壓縮微應變的測量機構及用途

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811480280.5
• 申請日: 2018-12-05
• 公開（公告）號: CN109540672B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉洪玲;于偉東;盧笛;崔瑞國
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發(fā)明提供了一種束纖維壓縮微應變的測量機構及用途，包括用于夾持或松開束纖維的夾持機構，夾持機構的兩個夾頭分別設置于固定的受力架和可移動的移動架上，測力機構連接受力架，壓縮機構連接移動架，還包括用于測量受力架上的所述夾頭的微應變的微測量機構，和用于數(shù)據(jù)采集與控制機構運行的測量控制系統(tǒng)。通過一對氣缸完成對左右夾頭的夾持和松開控制，通過壓縮機構驅(qū)動移動架，使束纖維被壓縮，并由步進電機和激光反射的微測量機構測得位移量；通過支點軸和簡支梁組成的杠桿將力值放大后傳遞到測力機構的力傳感器上。本發(fā)明可用于束纖維、膜、織物等片狀材料的壓縮測試，具有測試精度高、工作性能穩(wěn)定、實用性廣等特點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種束纖維壓縮微應變的測量機構及用途，屬于束纖維壓縮性能測試技術領域。

背景技術

由于當今世界經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的飛躍進步，各個行業(yè)對材料的各種力學性能要求越來越高，相應的提高了對實驗儀器性能的要求。特別是對紡織行業(yè)，每年纖維總需求量為5000萬噸。如何對這些纖維的力學性能進行簡單、快速而準確的測量成為重要課題。之前對纖維力學性能的測量儀器大都是針對單根纖維，但對單根纖維測量不僅費時費力、比較繁瑣，而且測試結果不能準確全面的反映整個纖維集合體的性能。尤其是對天然纖維，其單纖維強力的離散系數(shù)一般比較大，為了得到有意義的平均強力必須測量數(shù)百根以上。在纖維力學性質(zhì)的研究中，目前主要測試纖維的拉伸性質(zhì)，較少涉及到纖維壓縮性能的測量，纖維軸向壓縮性能是反映織物表面毛羽所引起刺癢最直接和最基本的因素，而束纖維壓縮性能對于纖維制品實際使用安全以及結構設計均有重要實際意義，該問題在復合材料和人體血管、導管材料中顯得尤為突出。

目前，對束纖維的軸向拉伸性能測試儀器較多，而對束纖維的壓縮主要集中在對纖維集合體的壓縮，大多采用Instron強力實驗儀，其方法是將松散的一定量的纖維放入固定橫截面積的圓筒中，在纖維上方的可沿筒壁垂直移動的圓蓋上加有壓力。隨壓力增加，測試纖維的變形量和平均密度。這種測試方法較好反應了纖維集合體的綜合性能，包括纖維的壓縮和彈性，但是不能反應束纖維軸向或橫向單一方向的壓縮性能，而且測試結果與所用纖維量、壓頭大小和負荷大小有關，測試結果不準確，重現(xiàn)性不高。專利申請?zhí)枮?00410053596.8的“纖維材料橫向壓縮性能的測量方法及裝置”公開了一種利用懸臂梁上的壓頭對單纖維或交疊纖維進行橫向壓縮的測試裝置，但是該裝置不能測試軸向壓縮性能；專利申請?zhí)枮?00310109512.3的“纖維壓縮彎曲性能測量的方法及裝置”，通過上下夾塊完成對纖維的軸向壓縮，而后通過高精度微力傳感器檢測所受力值，并通過光源、聚光鏡、光闌、物鏡和CCD攝像頭及點光源組成的機構測量位移量，但是該裝置不能用于束纖維壓縮性能的測試，而且在壓縮過程中，下夾塊會產(chǎn)生微位移，使得測試結果不準確。

由于壓縮是小變形，甚至是纖維軸向的微變形，因為一旦彎曲起拱，受力就下降。只有軸向壓縮未失穩(wěn)起拱時的最大壓縮力才準確。既然是微應變，則固定夾塊的微小位移必須計入。而現(xiàn)有的裝置對束纖維軸向壓縮性能的測試均不夠準確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是如何對束纖維軸向壓縮性能進行高精度、準確的測試。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是提供一種束纖維壓縮微應變的測量機構及用途，其特征在于：包括用于夾持或松開束纖維的夾持機構，夾持機構的兩個夾頭分別設置于固定的受力架和可移動的移動架上，測力機構連接受力架，壓縮機構連接移動架，還包括用于測量受力架上的所述夾頭的微應變的微測量機構，和用于數(shù)據(jù)采集與控制機構運行的測量控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述受力架包括簡支梁，簡支梁中下部穿設支點軸，平衡桿固接在簡支梁上，平衡重錘設于平衡桿上且可在平衡桿上作水平移動調(diào)節(jié)簡支梁隨遇平穩(wěn)；簡支梁底部設有用于與測力機構相連的固定孔；

支點軸和簡支梁組成杠桿將束纖維的壓縮力放大后傳遞到測力機構，束纖維的受力使簡支梁上端受力傳遞到底端的固定孔處受力，通過測力機構進行測量。

優(yōu)選地，所述移動架包括右支架，右支架底部設有可螺旋穿入壓縮機構的移動螺孔。