[發(fā)明專利]一種金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置與方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910098666.8 | 申請(qǐng)日： | 2019-01-31 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109883947A | 公開（公告）日： | 2019-06-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 孫志剛;陳西輝;陳壯壯;宋迎東;熊嚴(yán);劉茜 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 南京航空航天大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01N19/04 | 分類號(hào)： | G01N19/04;G01N3/08;G01N3/06 |
| 代理公司： | 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249 | 代理人： | 陳國(guó)強(qiáng) |
| 地址： | 210016 江*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 固定夾套 裝夾裝置 測(cè)試試樣 界面法 上基體 下基體 粘接 金屬基復(fù)合材料 掃描電子顯微鏡 強(qiáng)度測(cè)試裝置 拉伸機(jī)構(gòu) 纖維 吊環(huán) 連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 對(duì)測(cè)試試樣 吊鉤連接 固定部件 觀察測(cè)試 拉伸測(cè)試 相向設(shè)置 接觸處 拉伸 裝夾 測(cè)量 | ||
1.一種金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：包括測(cè)試試樣(1)、裝夾裝置(2)、掃描電子顯微鏡(3)、拉伸機(jī)構(gòu)(4)；其中：
所述測(cè)試試樣(1)包括纖維(11)、上基體(12)、下基體(14)，纖維(11)位于上基體(12)和下基體(14)之間，且纖維(11)與上基體(12)、下基體(14)接觸處為界面(13)；
所述裝夾裝置(2)用于裝夾測(cè)試試樣(1)，裝夾裝置(2)包括相向設(shè)置的上固定夾套(21)和下固定夾套(22)，上固定夾套(21)內(nèi)設(shè)置有一對(duì)上墊片(23)，下固定夾套(22)內(nèi)設(shè)置有一對(duì)下墊片(24)，上固定夾套(21)和下固定夾套(22)中均設(shè)置有鎖緊裝置(25)，用于將測(cè)試試樣(1)緊固在上固定夾套(21)和下固定夾套(22)內(nèi)；上固定夾套(21)和下固定夾套(22)之間有孔隙，測(cè)試試樣(1)的纖維(11)及界面(13)位于該孔隙中；
所述掃描電子顯微鏡(3)其位于裝夾裝置(2)一側(cè)，并對(duì)著上固定夾套(21)和下固定夾套(22)之間的孔隙，用于觀察測(cè)試試樣(1)；
所述拉伸機(jī)構(gòu)(4)包括與上固定夾套(21)連接的吊環(huán)(41)，與下固定夾套(22)連接的固定部件(42)，吊環(huán)(41)與納米拉伸測(cè)試系統(tǒng)的吊鉤(44)連接，用于對(duì)測(cè)試試樣(1)進(jìn)行拉伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：所述測(cè)試試樣(1)的上基體(12)為底角為30°的倒梯形體，下基體(14)為長(zhǎng)方體；上基體(12)固定在一對(duì)上墊片(23)之間，下基體(14)固定在一對(duì)下墊片(24)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：所述測(cè)試試樣(1)由含有纖維的金屬基復(fù)合材料切割而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：所述鎖緊裝置(25)包括螺栓(251)和螺母(252)，螺栓(251)分別穿過上固定夾套(21)和上墊片(23)，以及下固定夾套(22)和下墊片(24)，并通過螺母(252)緊固。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：所述上固定夾套(21)和下固定夾套(22)之間設(shè)置有圓柱狀的支撐柱(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試裝置，其特征在于：所述吊環(huán)(41)連接有連接桿(43)，連接桿(43)通過螺紋與上固定夾套(21)的頂部連接。
7.一種基于權(quán)利要求1-6任一所述的裝置的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于：包括以下步驟：
(1)通過機(jī)械切割方法將含有纖維的金屬基復(fù)合材料切割，得到測(cè)試試樣；
(2)用下墊片夾緊測(cè)試試樣的下基體下方，通過鎖緊裝置鎖緊，并將下固定夾套固定在納米拉伸測(cè)試系統(tǒng)的平臺(tái)上；
(3)用上墊片夾緊測(cè)試試樣的上基體尚方，通過鎖緊裝置鎖緊，最后將上固定夾套上方的吊環(huán)與納米拉伸測(cè)試系統(tǒng)的吊鉤連接；
(4)打開掃描電子顯微鏡，通過納米拉伸測(cè)試系統(tǒng)逐級(jí)加載，每次加載后，用顯微鏡觀察，并記錄力與位移數(shù)據(jù)，直至界面處出現(xiàn)裂紋；
(5)記錄出現(xiàn)裂紋時(shí)的拉力與位移，繪制力與位移曲線，求出法向粘接強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基復(fù)合材料界面法向粘接強(qiáng)度測(cè)試方法，其特征在于：所述步驟(5)中，將基體與纖維粘結(jié)界面看作近似平面，忽略切向應(yīng)力，由此可得力-強(qiáng)度公式為p＝σrl，其中，σ為法向粘結(jié)強(qiáng)度，r為纖維圓半徑，l為上基體與纖維接觸面的寬度，p為拉力；由加載過程的應(yīng)力分布和力-強(qiáng)度公式求出法向粘接強(qiáng)度。
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