CN107703005A - 一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置及方法，待测纺织品在不同的外力作用下会做出相应的形变，当有外力垂直和水平作用于纺织品表面时，纺织品会产生弯曲形变和扭转形变，形变过程是一个动态变化过程，随着作用时间和作用力的变化体现出不同的动态变化特性，通过测试平台垂直和水平两个方向的移动，实现纺织品弯曲和扭转两个动态变化过程，同时分别在纺织品测试部位水平和竖直方向设立扭转和弯曲测试组件，获取纺织品弯曲力和扭转力作用下的压力及拉力随时间变化曲线，能够实现纺织品抗弯曲、抗扭转特性的综合测试，用来评价纺织品抗弯曲抗扭转特性。本发明通过测量同时得到最大抗弯曲负载、下降弯曲功、上升弯曲功、最大扭转负载和扭转功五个特性指标。
Description
技术领域
本发明涉及纺织品物理特性测试技术领域，具体地说是一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置及方法。
背景技术
衣服的舒适性和美观性是当代人对服装设计的一个重要评价标准，其中，织物的抗弯曲抗扭转特性是织物的一项重要性质，在一定程度上决定了织物的应用，其好坏直接影响着织物的实际用途和整体性能，对织物抗弯曲抗扭转特性的评价尤其显得重要，通过仪器测试并评价纺织品的抗弯曲抗扭转特性能够很好的预测纺织品材料的性能以及指导开发更舒适的新面料。
纺织品的抗弯曲抗扭转特性是影响纺织品质量的重要基本特性，决定着纺织品硬挺柔软度。对织物抗弯曲抗扭转特性的研究已经很多，在文献“Bending behavior ofshape memory polymer based laminates” (Chun-Sheng Zhang，Qing-Qing Ni，Bendingbehavior of shape memory polymer based laminates，Composite Structures，2007(2)：153-161)中报道了织物在弯曲力作用下的形变特征。此外，研究织物的抗弯曲抗扭转特性测试装置也有很多。在文献“Termomechanics of shape memory polymers：Uniaxialexperiments and constitute modeling”(Yiping Liu，Ken Gall，Martin L.Dunn，AlanR.Greenberg，Julie Diani，International Journal of Plasticity，2006(1)：279-313)中报道了织物抗弯曲抗扭转特性的测试方法和仪器，使用Instron2620-825动态引伸应变仪来测量在应力的作用下的织物形变过程，绘制出应变和外界温度的关系曲线衡量织物的抗弯曲抗扭转的特性。
中国专利CN 101949801 A公开了一种织物抗弯性连续测试装置、方法及用途，该装置通过抗弯针机构弯曲在传输送机构上移动的织物，并测得抗弯针上压力变化获得织物抗弯性能，该测试仪测试过程是通过抗弯针的上下移动弯曲织物，不能精确织物弯曲部分移动距离及整个织物所受压力。中国专利CN 102788729 A公开了一种织物弯曲性能测试方法，该方法将织物弯曲成水滴形状，对其拍照并将图像数据用AutoCAD软件处理获得织物弯曲性能，但该方法并不适用于过于柔软或者坚硬的织物，不能完全测得织物的弯曲性能。
发明内容
有鉴于此，本发明针对上述现有技术存在的不能精确织物弯曲部分移动距离及整个织物所受压力及适用范围小的技术问题，提供了一种能快速准确测试纺织品抗弯曲抗扭转特性的测试装置及方法。
本发明的技术解决方案是，提供一种以下结构的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，包括扭转机构、升降机构、测试组件、定位机构和机架，所述升降机构、测试组件和定位机构均安装于机架上，所述的机架上设有固定支撑架和移动平台，在初始状态下，所述固定支撑架和移动平台位于同一高度，所述定位机构包括第一定位模块和第二定位模块，所述的第一定位模块设置在所述固定支撑架上，所述第二定位模块设置在所述移动平台上，第一定位模块和第二定位模块相对安装，分别用于定位待测纺织品的两个对角端；
所述的扭转机构与所述移动平台连接，所述扭转机构通过蜗杆蜗轮机构带动移动平台移动以实现待测纺织品的扭转；所述升降机构上连接有滑块；升降机构通过驱动滑块下压待测纺织品以实现待测纺织品的弯曲；
所述测试组件包括扭转测试组件和弯曲测试组件，所述的扭转测试组件安装于移动平台上，所述的第二定位模块通过所述扭转测试组件设置在移动平台上；所述弯曲测试组件包括第一弯曲测试模块和第二弯曲测试模块，所述第一弯曲测试模块设置于固定支撑架上，并位于所述第一定位模块下方，所述第二弯曲测试模块设置于移动平台上，并位于所述第二定位模块的下方。
作为可选，所述扭转机构包括电机a、蜗杆蜗轮机构和轴承a，所述电机a设置于机架上，其输出端通过联轴器a与蜗杆蜗轮机构的一端连接，所述的轴承a也安装在机架上，所述蜗杆蜗轮机构的另一端套设于轴承上；所述电机a驱动蜗杆蜗轮机构的蜗杆转动，从而带动蜗轮转动以带动所述移动平台移动。
作为可选，所述升降机构位于待测纺织品的上方，升降机构包括电机b、丝杆、导杆b和滑块，所述的丝杆和导杆b竖直设置，所述的滑块套设于丝杆和导杆b上，滑块与导杆b可滑动连接，所述滑块内设有与丝杆配合的螺纹，所述电机b通过联轴器b与丝杆相连接。
作为可选，所述导杆b和丝杆下端设有连接板，导杆b的下端固定在所述连接板上，丝杆下端通过轴承b安装于连接板上。
作为可选，所述的机架包括下底板、上底板、上挡板、弹簧、直线轴承和四根导杆a，四根导杆a的下端固定于下底板上，其中两根导杆a的上端水平设有上挡板，另外两根导杆a的上端垂直穿过两根直线轴承和两根弹簧，并在上端水平设有连接板，两根弹簧设于两根直线轴承之间。
作为可选，所述扭转测试组件包括前拉力板、后拉力板和拉力传感器，所述拉力传感器位于所述前拉力板和后拉力板之间，所述第二定位模块安装于前拉力板上。
作为可选，所述第一弯曲测试模块和第二弯曲测试模块均分别包括上弯曲板、下弯曲板、紧固螺钉和压力传感器，上弯曲板下方水平设有压力传感器，压力传感器下方水平设有下弯曲板，上弯曲板和下弯曲板之间用一对紧固螺钉固定。
作为可选，所述第一定位模块和第二定位模块均分别包括旋转螺母、上夹层、弹性条和下夹层，所述上夹层下方设有弹性条，弹性条下方设有下夹层，上夹层和下夹层之间用旋转螺母固定，第一定位模块的上夹层和下夹层设于固定支撑架的固定台上，第二定位模块的上夹层和下夹层设于前拉力板上。
本发明的另一技术解决方案是，提供一种以下步骤的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试方法，基于上述纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，包括以下步骤：
将待测纺织品平放于弯曲测试组件表面上，所述待测纺织品的两个对角分别由第一定位模块和第二定位模块夹持固定，
第一阶段：扭转机构通过动力传动带动移动平台移动以实现待测纺织品的扭转，待所述移动平台移动至设定位置时，则通过扭转测试组件测试所述待测纺织品在扭转力作用下的拉力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗扭转特性；
第二阶段：所述扭转机构复位，所述第二定位模块通过所述旋转螺母松开对所述待测纺织品一个对角的夹持，升降机构通过驱动滑块下压待测纺织品以实现待测纺织品的弯曲，通过弯曲测试组件测试所述待测纺织品在弯曲力作用下的压力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗弯曲特性；
第三阶段：所述扭转机构和所述升降机构复位。
作为可选，通过测量同时得到最大抗弯曲负载、下降弯曲功、上升弯曲功、最大扭转负载和扭转功五个特性指标。
采用以上结构和方法，本发明与现有技术相比，具有以下优点：纺织品在不同的外力作用下会做出相应的形变，当有外力垂直和水平作用于纺织品表面时，纺织品会产生弯曲形变和扭转形变，形变过程是一个动态变化过程，随着作用时间和作用力的变化体现出不同的动态变化特性，通过测试平台垂直和水平两个方向的移动，实现纺织品弯曲和扭转两个动态变化过程，同时分别在纺织品测试部位水平和竖直方向设立扭转和弯曲测试组件，获取纺织品弯曲力和扭转力作用下的压力及拉力随时间变化曲线，能够实现纺织品抗弯曲、抗扭转特性的综合测试，用来评价纺织品抗弯曲抗扭转特性。本发明通过测量同时得到最大抗弯曲负载、下降弯曲功、上升弯曲功、最大扭转负载和扭转功五个特性指标。
附图说明
图1为本发明纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置的正视图；
图2为本发明纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置的右视图；
图3为弯曲测试组件的结构示意图；
图4为扭转测试组件的结构示意图；
图中：1、下底板；2、上底板；3、电机架；4、电机a；5、联轴器a；6、导杆a；7、蜗杆蜗轮机构；8、移动平台；9、上挡板；10、后拉力板；11、拉力传感器；12、前拉力板；13、法兰；14、电机b；15、联轴器b；16、丝杆；17、导杆b；18、滑块；19、轴承b；20、连接板；21、直线轴承；22、旋转螺母；23、固定台；24、上夹层；25、弹性条；26、下夹层；27、上弯曲板；28、弹簧；29、固定支撑架；30、轴承a；31、紧固螺钉；32、压力传感器；33、下弯曲板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。此外，本发明之附图中为了示意的需要，并没有完全精确地按照实际比例绘制，在此予以说明。
如图1、2所示，本发明的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，包括机架、扭转机构、升降机构、测试组件和定位机构，支撑机构由下底板1、上底板2、上挡板9、两根弹簧28、两根直线轴承21、固定支撑架29、四根导杆a6、连接板20和固定台23组成，下底板1的四个角垂直设有四根导杆a6，右侧两个角上的两根导杆a6的上端水平设有上挡板9，左侧两个角上的两根导杆a6的上端垂直穿过两根直线轴承21和两根弹簧28，并在上端水平设有连接板20，两根弹簧28设于两根直线轴承21之间，两根直线轴承21左侧设有固定台23，固定台23水平设于支撑架29上，扭转机构包括电机架3、电机a4、联轴器a5，蜗杆蜗轮机构7、移动平台8、轴承a30，电机架3水平设于上底板2的上平面，电机架3上方水平设有电机a4，电机a4的左侧设有联轴器a5，联轴器a5左侧设有蜗杆蜗轮机构7，电机a4通过联轴器a5与蜗杆蜗轮机构7相连接，蜗杆蜗轮机构7水平穿过移动平台8，并固定在左侧的轴承a30上，轴承a30水平设于上挡板2的上平面上，升降机构包括法兰13、电机b14、联轴器b15、丝杆16、三根导杆b17、滑块18，法兰13水平设于上挡板9的上平面，法兰13上方设有电机b14，上挡板9下方垂直设有联轴器b15，联轴器b15与电机b14在竖直方向上同轴，联轴器b15正下方设有丝杆16，电机b14通过联轴器b15与丝杆16相连接，丝杆16垂直穿过滑块18，并固定于正下方的轴承b19上，轴承b19水平设于连接板20上，三根导杆b17的上端垂直支撑上挡板9，下端垂直穿过滑块18，并固定于连接板20上，测试组件包括上弯曲板27、下弯曲板33、紧固螺钉31、压力传感器32、前拉力板10、后拉力板12、拉力传感器11，上弯曲板27下方水平设有压力传感器32，压力传感器32下方水平设有下弯曲板33，上弯曲板27和下弯曲板33之间用一对紧固螺钉31固定，右侧的下弯曲板33水平设于移动平台8上，左侧的下弯曲板33水平设于固定支撑架29上，前拉力板10左侧设有拉力传感器11，拉力传感器11右侧设有后拉力板12，前拉力板10和后拉力板12水平设于移动平台8上，定位机构包括旋转螺母22、上夹层24、弹性条25、下夹层26，上夹层24下方设有弹性条25，弹性条25下方设有下夹层26，上夹层24和下夹层26之间用旋转螺母22固定，左侧的上夹层24和下夹层26设于固定台23的右侧表面，右侧的上夹层24和下夹层26设于前拉力板12的左侧表面。
如图3所示，移动平台8和支撑架29上分别放置了一对上弯曲板27和下弯曲板33，上弯曲板27和下弯曲板33之间放置了压力传感器32，上下弯曲板之间用一对紧固螺钉31固定。
如图4所示，移动平台8上表面水平设有前拉力板12和后拉力板10，前拉力板12和后拉力板10之间放置拉力传感器11，前拉力板12的左侧平面上放设有定位机构的第二定位模块，定位机构由上夹层24、下夹层26、弹性条25和旋转螺母22组成，上夹层24和下夹层26之间放置了弹性条25，上下夹层之间用旋转螺母22固定。
需要说明的是，待测纺织品的两个对角端夹持固定后，再进行拉伸即可认为发生了扭转，因而可以测试抗扭转特性。
一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试方法，基于上述纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，包括以下步骤：
将待测纺织品平放于弯曲测试组件表面上，所述待测纺织品的两个对角分别由第一定位模块和第二定位模块夹持固定，
第一阶段：扭转机构通过动力传动带动移动平台移动以实现待测纺织品的扭转，待所述移动平台移动至设定位置时，则通过扭转测试组件测试所述待测纺织品在扭转力作用下的拉力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗扭转特性；
第二阶段：所述扭转机构复位，所述第二定位模块通过所述旋转螺母松开对所述待测纺织品一个对角的夹持，升降机构通过驱动滑块下压待测纺织品以实现待测纺织品的弯曲，通过弯曲测试组件测试所述待测纺织品在弯曲力作用下的压力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗弯曲特性；
第三阶段：所述扭转机构和所述升降机构复位。
具体的测试方法为：测试开始时先检查仪器，然后接通电源，将测试样本平放于两个上弯曲板27的表面上，然后缓慢旋紧旋转螺母22，使纺织品样品两端固定于上夹层24和下夹层26之间，10s后启动电机a4，设定测试时间为10min，电机a4控制蜗杆蜗轮机构7以一定速率转动，蜗杆蜗轮机构7的转动会带动移动平台8的移动，样本随之发生扭转，移动平台8移动到设定位置时，前拉力板12和后拉力板10之间的拉力传感器11会采集到此时的扭转力信号。将电机a4反转，让扭转测试机构复位，并缓慢松开第二定位模块中的旋紧螺母22，松开第二定位模块上夹层24和下夹层26对测试样本的夹持。电机b14控制竖直方向上滑块18的上下移动，滑块18移动至设定位置，当滑块18作用于样本表面时，样本会产生弯曲，此时上弯曲板27和下弯曲板33之间的压力传感器32会采集到样本弯曲力信号。然后将电机a4反转，让测试机构复位，关闭电源，这样进行多次试验就可以获得多组样本抗弯曲抗扭转特性的参数，最后进行数据计算分析总结实验结果。
可以通过一次测量同时得到纺织品最大抗弯曲负载、下降弯曲功、上升弯曲功、最大扭转负载和扭转功五个特性指标。
本装置的测试原理为：纺织品在不同的外力作用下会做出相应的形变，当有外力垂直和水平作用于纺织品表面时，纺织品会产生弯曲形变和扭转形变，形变过程是一个动态变化过程，随着作用时间和作用力的变化体现出不同的动态变化特性，通过测试平台垂直和水平两个方向的移动，实现纺织品弯曲和扭转两个动态变化过程，同时分别在纺织品测试部位水平和竖直方向设立扭转和弯曲测试机构，获取纺织品弯曲力和扭转力作用下的压力拉力的时间变化曲线，可以实现纺织品抗弯曲、抗扭转特性的综合测试，用来评价纺织品抗弯曲抗扭转特性。
下面以一个具体的实施例来进一步说明本发明。
选用10种典型的纺织品织物试样，将被测试样剪成50×50mm的正方形样品，然后从中随机抽出5种作为试验样品。将样品置于两定位机构，使织物样品平整的放置，缓慢旋紧旋转螺母，使定位机构压紧所测纺织品样品两端，然后滑块竖直向下移动作用于试样表面，试样弯曲至指定距离，测得整个过程弯曲力变化，同时让移动平台移动至指定距离，测得整个过程扭转力的变化，最后关闭开关，系统停止运转，对所测数据进行分析，得出结论。特性指标如表1所示。
表1：抗弯曲抗扭转特性指标记录表
试验证明样本2抗弯曲特性最好，样本2的抗扭转特性最好，样本2的抗弯曲抗扭转的总和特性最好。
以上仅就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。总之，凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：包括扭转机构、升降机构、测试组件、定位机构和机架，所述升降机构、测试组件和定位机构均安装于机架上，所述的机架上设有固定支撑架(29)和移动平台(8)，在初始状态下，所述固定支撑架(29)和移动平台(8)位于同一高度，所述定位机构包括第一定位模块和第二定位模块，所述的第一定位模块设置在所述固定支撑架(29)上，所述第二定位模块设置在所述移动平台(8)上，第一定位模块和第二定位模块相对安装，分别用于定位待测纺织品的两个对角端；
所述的扭转机构与所述移动平台(8)连接，所述扭转机构通过蜗杆蜗轮机构带动移动平台(8)移动以实现待测纺织品的扭转；所述升降机构上连接有滑块(18)；升降机构通过驱动滑块(18)下压待测纺织品以实现待测纺织品的弯曲；
所述测试组件包括扭转测试组件和弯曲测试组件，所述的扭转测试组件安装于移动平台(8)上，所述的第二定位模块通过所述扭转测试组件设置在移动平台(8)上；所述弯曲测试组件包括第一弯曲测试模块和第二弯曲测试模块，所述第一弯曲测试模块设置于固定支撑架(29)上，并位于所述第一定位模块下方，所述第二弯曲测试模块设置于移动平台(8)上，并位于所述第二定位模块的下方。
2.根据权利要求1所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述扭转机构包括电机a(4)、蜗杆蜗轮机构(7)和轴承a(30)，所述电机a(4)设置于机架上，其输出端通过联轴器a(5)与蜗杆蜗轮机构(7)的一端连接，所述的轴承a(30)也安装在机架上，所述蜗杆蜗轮机构(7)的另一端套设于轴承上；所述电机a(4)驱动蜗杆蜗轮机构(7)的蜗杆转动，从而带动蜗轮转动以带动所述移动平台(8)移动。
3.根据权利要求1或2所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述升降机构位于待测纺织品的上方，升降机构包括电机b(14)、丝杆(16)、导杆b(17)和滑块(18)，所述的丝杆(16)和导杆b(17)竖直设置，所述的滑块(18)套设于丝杆(16)和导杆b(17)上，滑块(18)与导杆b(17)可滑动连接，所述滑块(18)内设有与丝杆(16)配合的螺纹，所述电机b(14)通过联轴器b(15)与丝杆(16)相连接。
4.根据权利要求3所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述导杆b(17)和丝杆(16)下端设有连接板，导杆b(17)的下端固定在所述连接板(20)上，丝杆(16)下端通过轴承b(19)安装于连接板(20)上。
5.根据权利要求1所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述的机架包括下底板(2)、上底板(1)、上挡板(9)、弹簧(28)、直线轴承(21)和四根导杆a(6)，四根导杆a(6)的下端固定于下底板(2)上，其中两根导杆a(6)的上端水平设有上挡板(9)，另外两根导杆a(6)的上端垂直穿过两根直线轴承(21)和两根弹簧(28)，并在上端水平设有连接板(20)，两根弹簧(28)设于两根直线轴承(21)之间。
6.根据权利要求2所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述扭转测试组件包括前拉力板(12)、后拉力板(10)和拉力传感器(11)，所述拉力传感器(11)位于所述前拉力板(12)和后拉力板(10)之间，所述第二定位模块安装于前拉力板(12)上。
7.根据权利要求1所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述第一弯曲测试模块和第二弯曲测试模块均分别包括上弯曲板(27)、下弯曲板(33)、紧固螺钉(31)和压力传感器(32)，上弯曲板(27)下方水平设有压力传感器(11)，压力传感器(11)下方水平设有下弯曲板(33)，上弯曲板(27)和下弯曲板(33)之间用一对紧固螺钉(31)固定。
8.根据权利要求1所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：所述第一定位模块和第二定位模块均分别包括旋转螺母(22)、上夹层(24)、弹性条(25)和下夹层(26)，所述上夹层(24)下方设有弹性条(25)，弹性条(25)下方设有下夹层(26)，上夹层(24)和下夹层(26)之间用旋转螺母(22)固定，第一定位模块的上夹层和下夹层设于固定支撑架的固定台(23)上，第二定位模块的上夹层和下夹层设于前拉力板(12)上。
9.一种纺织品抗弯曲抗扭转特性测试方法，基于权利要求1所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试装置，其特征在于：包括以下步骤：
将待测纺织品平放于弯曲测试组件表面上，所述待测纺织品的两个对角分别由第一定位模块和第二定位模块夹持固定，
第一阶段：扭转机构通过动力传动带动移动平台移动以实现待测纺织品的扭转，待所述移动平台移动至设定位置时，则通过扭转测试组件测试所述待测纺织品在扭转力作用下的拉力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗扭转特性；
第二阶段：所述扭转机构复位，所述第二定位模块通过所述旋转螺母松开对所述待测纺织品一个对角的夹持，升降机构通过驱动滑块下压待测纺织品以实现待测纺织品的弯曲，通过弯曲测试组件测试所述待测纺织品在弯曲力作用下的压力随时间变化的曲线，得到所述待测纺织品的抗弯曲特性；
第三阶段：所述扭转机构和所述升降机构复位。
10.根据权利要求9所述的纺织品抗弯曲抗扭转特性测试方法，其特征在于：通过测量同时得到最大抗弯曲负载、下降弯曲功、上升弯曲功、最大扭转负载和扭转功五个特性指标。
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