CN104897563A - 一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法 - Google Patents

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王文才
杨福江
吴雷
李楠
舒朝霞
杨子龙
李兴灵
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Abstract

本发明公开了一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法，测量装置由两侧的垂直部和上端的水平部组成，在水平部上设置多个夹紧件，在每个夹紧件上系一条纤维浸胶纱，纤维浸胶纱的一端与夹紧件系牢，另一端与砝码固定。测量方法包括：（ⅰ）制作纤维浸胶纱；（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱的断裂强度和断裂拉伸载荷；（ⅲ）取一定长度的纤维浸胶纱，其一端与夹紧件系牢，另一端悬挂一定质量的砝码；（ⅳ）测量纤维浸胶纱初始长度和最终长度，确定最终长度变化量；（ⅴ）根据最终长度变化量，计算出纤维浸胶纱每月的蠕变量。本发明的测量装置结构简单、测量方法操作方便，能够同时测量多组不同型号纤维浸胶纱的蠕变性能。

Description

一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于一种纤维材料蠕变性能的测量装置及测量方法，具体涉及一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法。
背景技术
目前，各种复合材料纤维由于其特殊的力学性能正广泛应用于航空、航天等高精尖领域，复合材料纤维的蠕变性能是复合材料纤维的一个重要性能。蠕变指的是材料在恒载下的情况下，变形程度随时间增加的现象．蠕变反映的是材料在载荷下的流变性质，即受载后的流动；对于塑料和其他高分子材料而言反映了其内在的粘弹性。
有些结构件在特定苛刻的条件下需要服役很久，要求纤维浸胶成型结构在长期承载时蠕变不能过大；而有些特殊结构又希望纤维浸胶纱在承载时有较大的蠕变。这就对复合材料纤维的蠕变性能提出较高的要求，蠕变量的大小是选材的关键考虑因素之一。目前，复合材料纤维的蠕变性能测试步骤繁琐，准确性差。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法。
    本发明的技术方案是：一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置，包括支架，所述的支架的外形为“ㄇ”型、由两侧的垂直部和上端的水平部组成，在两侧的垂直部的下端分别设置有底座，在水平部上沿轴向设置多个均布的中部形成通孔的夹紧件，在每个夹紧件上系一条纤维浸胶纱，纤维浸胶纱的一端与夹紧件中的通孔系牢，另一端与砝码固定。
    所述的纤维浸胶纱中的纤维是碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维中的一种，纤维浸胶纱中的浸胶是环氧树脂。
利用上述的纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
（ⅰ）将纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱；
（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱的断裂强度σ和断裂拉伸载荷F；将纤维浸胶纱的应力σ1折算成拉伸载荷F1=σF/σ1；
（ⅲ）取1.6～1.9m长度的纤维浸胶纱，将纤维浸胶纱一端与夹紧件中的通孔系牢，另一端悬挂质量m=F1/g的砝码，砝码的质量为5～30Kg；
（ⅳ）在纤维浸胶纱顶端和下端做好标记，首先测量纤维浸胶纱标记段的初始长度，再每周测量一次纤维浸胶纱在标记段长度，测量周期为六～八个月，最后测量纤维浸胶纱的最终长度，计算出纤维浸胶纱最终长度变化量；
（ⅴ）根据纤维浸胶纱的最终长度变化量，计算出纤维浸胶纱每月的蠕变量。
本发明的测量装置结构简单、测量方法操作方便，能够同时测量多组不同型号纤维浸胶纱的蠕变性能，本发明通过对纤维浸胶纱的测量代替对复合材料样品的直接测量，省去了测量复合材料对测量装置、测量方法和样品制作的苛刻要求。
附图说明
图1 是本发明测量装置的主视图。
     其中：
           1 支架           2 夹紧件
           3 纤维浸胶纱     4 砝码
           5 底座           6 垂直部
           7 水平部。
具体实施方式
    以下，参照附图和实施例对本发明纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置及测量方法进行详细说明：
如图1所示，一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置，包括支架1，所述的支架1的外形为“ㄇ”型、由两侧的垂直部6和上端的水平部7组成，在两侧的垂直部6的下端分别设置有底座5，在水平部7上沿轴向设置多个均布的中部形成通孔的夹紧件2（本发明设置四个夹紧件），在每个夹紧件2上系一条纤维浸胶纱3，纤维浸胶纱3的一端与夹紧件2中的通孔系牢，另一端与砝码4固定。
所述的纤维浸胶纱3中的纤维是碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维中的一种，纤维浸胶纱3中的浸胶是环氧树脂。
利用上述的纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
（ⅰ）将纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱3；
（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱3的断裂强度σ和断裂拉伸载荷F；将纤维浸胶纱3的应力σ1折算成拉伸载荷F1=σF/σ1；
（ⅲ）取1.6～1.9m长度的纤维浸胶纱3，将纤维浸胶纱3一端与夹紧件2中的通孔系牢，另一端悬挂质量m=F1/g的砝码4，砝码4的质量为5～30Kg；
（ⅳ）在纤维浸胶纱3顶端和下端做好标记，首先测量纤维浸胶纱3标记段的初始长度，再每周测量一次纤维浸胶纱3的长度，测量周期为六～八个月，最后测量纤维浸胶纱3的最终长度，计算出纤维浸胶纱3的最终长度变化量；
（ⅴ）根据纤维浸胶纱3的最终长度变化量，计算出纤维浸胶纱3每月的蠕变量。
实施例1
（ⅰ）将碳纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱3；
（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱3的断裂强度为3000MPa和断裂拉伸载荷为300N；
（ⅲ）取1.9m长度的纤维浸胶纱3，将纤维浸胶纱3一端与夹紧件2的通孔系牢，在纤维浸胶纱3的另一端悬挂20Kg砝码4；
（ⅳ）将纤维浸胶纱3在顶部和底部做好标记，用千分尺测量纤维浸胶纱3标记段的初始长度178.85cm，每周测量一次纤维浸胶纱3标记段长度变化量，测量周期为六个月，最终长度178.98cm，最终长度变化量0.13cm；
（ⅴ）根据最终长度变化量0.13cm，计算出纤维浸胶纱3每月蠕变率为0.0123%。
实施例2
（ⅰ）将芳纶纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱3；
（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱3的断裂强度为1200MPa和断裂拉伸载荷为130N；
（ⅲ）取1.8m长度的纤维浸胶纱3，在纤维浸胶纱3一端与夹紧件2的通孔系牢，在纤维浸胶纱3的另一端悬挂8Kg砝码4；
（ⅳ）将纤维浸胶纱3在顶部和底部做好标记，用千分尺测量纤维浸胶纱3标记段的初始长度165.32cm，每周测量一次纤维浸胶纱3标记段长度，测量周期为八个月，最终长度165.40cm，最终长度变化量0.08cm；
（ⅴ）根据最终长度变化量0.08cm，计算出纤维浸胶纱3每月蠕变率为0.0065%。
实施例3
（ⅰ）将玻璃纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱3；
（ⅱ）通过拉伸试验测得中纤维浸胶纱3的断裂强度为2000MPa和断裂拉伸载荷为180N；
（ⅲ）取1.6m长度的纤维浸胶纱3，将纤维浸胶纱3一端与夹紧件2的通孔系牢，纤维浸胶纱3的另一端悬挂10Kg砝码4；
（ⅳ）将纤维浸胶纱3在顶部和底部做好标记，用千分尺测量纤维浸胶纱3标记段的初始长度147.36cm，每周测量一次纤维浸胶纱3标记段长度，测量周期为六个月，最终长度147.55cm，最终长度变化量0.17cm；
（ⅴ）根据最终长度变化量0.17cm，计算出纤维浸胶纱3每月蠕变率为0.0192%。
本发明的测量装置结构简单、测量方法操作方便，能够同时测量多组不同型号纤维浸胶纱的蠕变性能，本发明通过对纤维浸胶纱的测量代替对复合材料样品的直接测量，省去了测量复合材料对测量装置、测量方法和样品制作的苛刻要求。

Claims (3)

1.一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置，其特征在于：包括支架（1），所述的支架（1）的外形为“ㄇ”型、由两侧的垂直部（6）和上端的水平部（7）组成，在两侧的垂直部（6）的下端分别设置有底座（5），在水平部（7）上沿轴向设置多个均布的中部形成通孔的夹紧件（2），在每个夹紧件（2）上系一条纤维浸胶纱（3），纤维浸胶纱（3）的一端与夹紧件（2）中的通孔系牢，另一端与砝码（4）固定。
2.根据权利要求1所述的一种纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置，其特征在于：所述的纤维浸胶纱（3）中的纤维是碳纤维、芳纶纤维或玻璃纤维中的一种，纤维浸胶纱（3）中的浸胶是环氧树脂。
3.利用上述的纤维浸胶纱蠕变性能的测量装置的测量方法，包括以下步骤：
（ⅰ）将纤维与环氧树脂融合形成纤维浸胶纱（3）；
（ⅱ）通过拉伸试验测得纤维浸胶纱（3）的断裂强度σ和断裂拉伸载荷F，将纤维浸胶纱（3）的应力σ1折算成拉伸载荷F1=σF/σ1；
（ⅲ）取1.6～1.9m长度的纤维浸胶纱（3），将纤维浸胶纱（3）一端与夹紧件（2）中的通孔系牢，另一端悬挂质量m=F1/g的砝码（4），砝码（4）的质量为5～30Kg；
（ⅳ）在纤维浸胶纱3顶端和下端做好标记，首先测量纤维浸胶纱（3）标记段的初始长度，再每周测量一次纤维浸胶纱（3）在标记段的长度，测量周期为六～八个月，最后测量纤维浸胶纱（3）的最终长度，计算出纤维浸胶纱（3）的最终长度变化量；
（ⅴ）根据纤维浸胶纱（3）的最终长度变化量，计算出纤维浸胶纱（3）每月的蠕变量。
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