[發明專利]一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202310098517.8
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116223245A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 許承海;王琨杰;戴新航;孟松鶴;易法軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/04
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 張沫

1.一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：包括夾具主體(1)、楔形支撐塊(2)、加載部(3)、加載墊片(5)和絕緣螺釘(6)，夾具主體(1)為等邊梯臺狀框架，夾具主體(1)短邊開放，兩個夾具主體(1)上下分置且開放端相對，夾具主體(1)長邊與加載部(3)通過螺紋連接以使加載部(3)對夾具主體(1)施加壓力；楔形支撐塊(2)為直角三棱柱體，兩塊楔形支撐塊(2)的一側直角面嵌入夾具主體(1)，另一側直角面夾持長條片狀的實驗樣品(4)，實驗樣品(4)通電加熱，加載墊片(5)嵌入夾具主體(1)內，實驗樣品(4)一端與加載墊片(5)抵接；若干個絕緣螺釘(6)間隔螺紋連接在夾具主體(1)的斜面處，絕緣螺釘(6)端頭貫穿夾具主體(1)與楔形支撐塊(2)斜面抵接。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維基復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：夾具主體(1)位于下底內側開設有約束槽(11)，約束槽(11)寬度與楔形支撐塊(2)厚度相同，楔形支撐塊(2)插入約束槽(11)內。

3.根據權利要求2所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：位于約束槽(11)中部的夾具主體(1)開設有墊片槽(12)，加載墊片(5)嵌入墊片槽(12)內，加載墊片(5)頂端面與約束槽(11)底端面齊平。

4.根據權利要求3所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：楔形支撐塊(2)的斜面與夾具主體(1)斜面平行。

5.根據權利要求4所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：夾具主體(1)斜面上間隔開設有兩個螺栓孔(13)，絕緣螺釘(6)穿入螺栓孔(13)內并與楔形支撐塊(2)斜面抵接。

6.根據權利要求5所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置，其特征在于：楔形支撐塊(2)與實驗樣品(4)之間夾有碳紙。

7.根據權利要求1-6任意一項所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置的實驗方法，其特征在于：包括以下步驟，

Ⅰ.將夾具主體(1)安裝在加載部(3)上，加載部(3)為高溫力學試驗機上的加載軸，安裝完成后檢查并調節夾具保證上下夾具主體(1)共面；

Ⅱ.利用游標卡尺測量并記錄實驗樣品(4)的長度、標距段(42)厚度和寬度；

Ⅲ.調節試驗機加載軸令上下夾具主體(1)之間距離等于實驗樣品(4)的標距段(42)與過渡段(43)的總長度，將加載墊片(5)放入墊片槽(12)，將楔形支撐塊(2)調整至合適位置并對中，保證壓縮實驗同軸加載；

Ⅳ.將實驗樣品(4)的夾持段(41)放置在楔形支撐塊(2)中間，控制計算機為實驗樣品(4)施加預載荷以保證試樣底部接觸性和導電性；隨后在夾具主體(1)內旋入絕緣螺釘(6)與楔形支撐塊(2)抵接，使楔形支撐塊(2)夾緊實驗樣品(4)的夾持段(41)；

Ⅴ.關閉高溫試驗機環境艙門，抽真空至艙內壓力低于20Pa，通入實驗所需氣至艙內壓力與大氣壓力相同；

Ⅵ.通過計算機PID控制程序寫入通電加熱目標溫度和升溫速率，開啟熱電源使實驗樣品(4)通電生熱，并通過三段式比色測溫機測量實驗樣品(4)標距段(42)上中下三點溫度，升溫過程中保持預載荷穩定不變以抵抗材料熱膨脹位移；

Ⅶ.達到目標溫度后，立即進行位移加載條件壓縮測試至試樣破壞，試驗機加載速度5mm/min；實驗結束后，記錄保存測試的載荷位移數據。

8.根據權利要求7所述的一種碳纖維增強復合材料的高溫壓縮實驗裝置的實驗方法，其特征在于：預載荷為50～100N，目標溫度為300～2000℃，升溫速率為50～200℃/s，加載速率為5mm/min。