[發明專利]一種復合材料桿微屈服強度測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202010047511.4
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111220477A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 孫寶龍;薛闖;董吉洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明提供了一種復合材料桿微屈服強度測量裝置，涉及材料性能測試技術領域，采用位移傳感器進行非接觸長度測量，無磨損，探頭對被測試樣不施加機械外力，避免了接觸式長度測量過程中人為操作的影響，長度測量精度優于0.1um，達到幾十納米量級，測量精度高；采用控溫組件為整個測試系統提供穩定的熱環境，把試樣本身由于環境溫度波動引起的熱膨脹變形降到最低，將測量誤差降到最低。本發明還提供一種復合材料桿微屈服強度測量方法，采用上述測試裝置測量。本發明的復合材料桿微屈服強度測量裝置及方法，解決現有技術中粘接工藝及環境溫度波動對測量結果產生影響的技術問題，提高了復合材料桿微屈服強度測量的精度。

技術領域

本發明涉及材料性能測試技術領域，具體涉及一種復合材料桿微屈服強度測量裝置及方法。

背景技術

微屈服強度通常是用試樣卸載后產生10^-4～10^-7殘余形變時的應力值來表示，或用應力與應變的直線關系發生偏離時(在相同的殘余形變容限下)的應力值來表示。當外加應力超過了材料真實彈性極限后，這種微量的塑性變形就可以被檢測到，這種微應力下的塑性變形行為稱為微屈服。10^-7到10^-4程度的永久變形對許多復合材料部件，如精密儀器部件和光學部件的性能有關鍵的影響，它能反映材料微塑性變形抗力的本質。微屈服強度是評價材料尺寸穩定性的一個十分重要的指標，精密儀器裝配的擰緊力、粘合力等應力足以使零件產生微小變形，并且與配合零件(如鋼軸、鋼螺釘、鋼軸承)在溫度變化時膨脹系數的差別使原來的預緊力發生較大的變化，足以導致材料產生不可恢復的永久變形，配合精度、結構應力隨之發生變化，導致儀器精度喪失。

目前，微屈服強度的測試方法尚不完善，遠未達到標準化的程度，這嚴重制約了尺寸穩定性及尺寸穩定化處理工藝的研究。鄭州大學鄧高生等人在論文“短碳纖維增強2024鋁基復合材料微屈服行為研究”中采用加載-卸載法進行微屈服強度測試，在MTS5105型電子拉伸機上進行，在試驗前，首先粘貼應變片于試樣標距部位，采用STR-B型多功能直流電阻測試儀測量試驗過程中應變電阻，進而得到殘余應變。反復進行等級加載、卸載，一直試驗到應變片的殘余應變超過規定的為應變為止。

但是，現有技術中，要求粘貼到試樣上的每個應變片縱向均與試樣軸線平行且位置一致，對粘接工藝要求極高，也就是說測量結果的準確度受粘接工藝影響很大，應變片粘接不規范會直接導致測量誤差比較大，而且很難保證每個應變片的粘接一致性。另外，現有技術中測試環境也沒有進行嚴格的溫度控制，由于環境溫度波動引起的材料熱變形會直接影響試樣殘余應變量，導致測量誤差比較大，無法滿足微屈服強度的高精度測量需求。

鑒于此，有必要研究一種復合材料桿微屈服強度測量裝置及方法，解決現有技術中粘接工藝及環境溫度波動對測量結果產生影響的技術問題，提高了復合材料桿微屈服強度測量的精度。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的上述缺陷，提供一種復合材料桿微屈服強度測量裝置及方法，解決現有技術中粘接工藝及環境溫度波動對測量結果產生影響的技術問題，提高了復合材料桿微屈服強度測量的精度。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：

本發明提供了一種復合材料桿微屈服強度測量裝置，包括用于加載的電子萬能試驗機，裝配有復合材料桿試樣的長度測量系統；

所述長度測量系統包括設置于所述試樣中上部的圓環形結構的引伸環支撐板，所述引伸環支撐板與所述試樣通過樹脂膠粘接固定，在所述引伸環支撐板的上表面固定引伸環，在所述引伸環的下表面沿圓周向均勻安裝若干位移傳感器；還包括設置于所述試樣中下部的圓環形結構的引伸筒支撐板，所述引伸筒支撐板與所述試樣通過樹脂膠粘接固定，在所述引伸筒支撐板的上表面固定引伸筒；在所述引伸筒的上表面設有若干與所述位移傳感器一一對應的凸臺，所述位移傳感器測量所述凸臺的上表面到所述位移傳感器的距離變化量用于表征所述試樣的長度變化量；