[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料彎曲性能低分散性測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110869872.1
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN113654914A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周春蘋;林麗輝;李興德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航空工業(yè)集團(tuán)公司濟(jì)南特種結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): G01N3/20
• 分類號(hào): G01N3/20;G01N3/02;G01N3/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于試驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域，具體為一種復(fù)合材料彎曲性能低分散性測(cè)試方法。在復(fù)合材料彎曲力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)中引入標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件，通過得到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件的跨中撓度，得到試驗(yàn)機(jī)的等效彈簧系數(shù)。在進(jìn)行被測(cè)試驗(yàn)件彎曲性能測(cè)試時(shí)，不需引入引伸計(jì)測(cè)試，直接利用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件測(cè)出的彈簧系數(shù)得到的試驗(yàn)機(jī)等效彈簧系數(shù)，計(jì)算得到被測(cè)試驗(yàn)件的彎曲模量和彎曲強(qiáng)度等性能。該發(fā)明解決了復(fù)合材料彎曲性能測(cè)試的分散性，降低了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散系數(shù)，減少了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的剔除數(shù)量，減少補(bǔ)充試驗(yàn)件數(shù)量，大大提高了力學(xué)性能測(cè)試的經(jīng)濟(jì)效益。且去掉測(cè)試引伸計(jì)，減少了該設(shè)備安裝過程的時(shí)間，提高了測(cè)試效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于試驗(yàn)力學(xué)領(lǐng)域，具體為一種復(fù)合材料彎曲性能低分散性測(cè)試方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料彎曲性能是衡量復(fù)合材料生產(chǎn)過程穩(wěn)定性的隨爐試樣測(cè)試項(xiàng)目之一，高效高精度的獲得復(fù)合材料的彎曲性能，得到可靠性高、分散性小的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于指導(dǎo)復(fù)合材料隨爐試樣的測(cè)試及表征復(fù)合材料生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性具有重要的意義。

現(xiàn)階段復(fù)合材料彎曲性能測(cè)試，要獲得材料模量特性，都是通過對(duì)試驗(yàn)件的撓度測(cè)試獲得的，需要采用引伸計(jì)進(jìn)行撓度測(cè)試。試驗(yàn)機(jī)的加載速度、引申計(jì)的安裝及其內(nèi)部電阻絲本身的誤差等都會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，使測(cè)試結(jié)果分散性增大，尤其是在高溫測(cè)試環(huán)境下，引伸計(jì)本身的非線性會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的誤差增大。以此得出的測(cè)試數(shù)據(jù)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)值統(tǒng)計(jì)時(shí)，由于數(shù)據(jù)離散性大，殘差超限，會(huì)導(dǎo)致一定的剔除數(shù)據(jù)，導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)值偏保守，不利于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和用于質(zhì)量控制，降低了復(fù)合材料產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明在彎曲性能測(cè)試系統(tǒng)中引入標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件，通過力載荷試驗(yàn)機(jī)給標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件緩慢加載，通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件上的撓度測(cè)試，得到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件的跨中撓度值，進(jìn)而得到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件的彈簧系數(shù)。在進(jìn)行不同試驗(yàn)件的彎曲性能測(cè)試時(shí)，不需安裝引伸計(jì)測(cè)試撓度，直接通過試驗(yàn)機(jī)施加載荷，利用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件測(cè)出的試驗(yàn)機(jī)彈簧系數(shù)，結(jié)合載荷量值，計(jì)算得到測(cè)試試驗(yàn)件的彎曲模量和彎曲強(qiáng)度等。

解決現(xiàn)有復(fù)合材料彎曲性能測(cè)試過程中，存在的測(cè)試結(jié)果分散性問題。測(cè)試結(jié)果分散性主要包括引伸計(jì)本身的分散性，包括導(dǎo)線、接觸電阻等引起的一系列的不確定性，包括引伸計(jì)安裝導(dǎo)致的分散性，試驗(yàn)機(jī)載荷速率對(duì)引伸計(jì)測(cè)試結(jié)果的影響等，高溫條件下引伸計(jì)本身的非線性等，最終反映在測(cè)試結(jié)果的分散性。

發(fā)明內(nèi)容

解決現(xiàn)有復(fù)合材料彎曲測(cè)試中各種因素造成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散性大的問題。

目前的所有試驗(yàn)機(jī)，都已經(jīng)數(shù)字化，測(cè)試設(shè)備的移動(dòng)夾頭都能夠準(zhǔn)確恢復(fù)到機(jī)器設(shè)定的原始位置。而整個(gè)的試驗(yàn)機(jī)的機(jī)架系統(tǒng)是不變的，因而，具有固定的載荷/位移特性。

因而，通過計(jì)算與換算，可以省略外在的測(cè)試系統(tǒng)，得到穩(wěn)定可靠的測(cè)試結(jié)果。利用標(biāo)準(zhǔn)材料性能試驗(yàn)機(jī)(instron 8801)

技術(shù)方案

一種復(fù)合材料彎曲性能低分散性測(cè)試方法，基于標(biāo)準(zhǔn)材料性能試驗(yàn)機(jī)而實(shí)現(xiàn)，包括以下步驟：

1)在進(jìn)行彎曲性能測(cè)試時(shí)，通過調(diào)整試驗(yàn)機(jī)拉壓桿、上夾頭和下夾頭，將標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件放置到上夾頭和下夾頭之間，而后，通過控制系統(tǒng)，給標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件緩慢加載。通過標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件上跨中安裝的儀表式位移計(jì)，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件的跨中撓度，計(jì)算得到試驗(yàn)機(jī)的等效彈簧系數(shù)K_j。

2)計(jì)算過程如下：

其中：ΔL_B：測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件時(shí)試驗(yàn)機(jī)的最大位移值，單位m；

F_B：測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)件時(shí)試驗(yàn)機(jī)傳感器的最大載荷值，單位：N；

δ_B：為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)的跨中撓度，單位：m；

K_j：為試驗(yàn)機(jī)的等效彈簧系數(shù)。

計(jì)算得到：