CN110687043A - 一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，包括预张力施加系统（18）及单轴加载系统（17），预张力施加系统（18）包括钢框架（1）、传力螺杆（2）、移动式夹具（3）、穿心螺母（4）、高密度弹簧（5）、装置固定板（9）、垫圈（10）、移动式卡钳（12）；单轴加载系统（17）包括加载框架（13）、平口夹具（14）、加载气缸（15）、“J”形夹具（16）；本发明设置了两个移动式夹具（3），转动穿心螺母（4）可依据实际工程需求，实现相关预张拉荷载及移动速率下纱线抽出性能的测试，显著提高测试结果的科学性及适用性，并且通过测力计（6）可实时记录和观察张力的变化，荷载稳定性、同步性、以及试验可操作性等方面性能优异。

Description

一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置

技术领域

本发明涉及织物膜材力学性能的测试技术领域，具体是一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置。

背景技术

织物类膜材因具有柔韧性、设计灵活及高比强度等优异性能，在军民用领域中有广泛的应用，包括防弹衣、装甲板、织物增强头盔等军用领域，以及安全带、头枕、空间可展开结构（气囊，帆和降落伞等）、建筑膜材等民用领域。在许多应用中，纱线滑移（织物纱线间的相对滑动）是一种重要的变形机制或失效模式，可以显著改变织物的能量吸收能力和面内拉剪刚度特征，并且还使纱线从织物上松解，在织物复合材料的面内力学响应中起重要作用，因此，纱线移动性能的研究对于织物膜材面内力学响应机理的掌握及织物膜材料的设计与应用具有重要意义。织物膜材纱线移动性能的研究通常采用纱线抽出试验来测试分析，现如今，国内外关于纱线移动性能的测试装置缺乏，存在量程小，荷载同步性及稳定性差等问题，且无法实现任意预张力及多加载速率下的纱线抽出性能测试，对于性能优异、有效模拟织物膜材实际受力下纱线抽出力学性能的测试装置需求尤为迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：包括预张力施加系统及单轴加载系统，预张力施加系统包括钢框架、传力螺杆、移动式夹具、穿心螺母、高密度弹簧、装置固定板、垫圈、移动式卡钳，所述的钢框架为矩形框架，内侧设置U形滑槽，两端预留圆形空洞，在钢框架上部预留了纱线穿出口，所述的传力螺杆为带有螺纹的钢棒，处于钢框架的水平轴线上，所述的测力计设置在传力螺杆上，并通过套筒螺栓实现两传力螺杆之间连接，所述的移动式夹具设置于钢框架滑槽内，通过移动式夹具端部螺纹接头与传力螺杆相连接，移动式夹具上设置固定旋钮，移动式夹具内部放置了带有凹凸面的矩形压片，所述的穿心螺母为带有内螺纹的钢环，对称设置在钢框架外部的传力螺杆上，高密度弹簧设置在钢框架与穿心螺母之间，垫圈处于高密度弹簧与钢框架之间，所述的装置固定板设置在钢框架的中央下方，与钢框架固定连接，所述的移动式卡钳对称设置在钢框架外侧，处于钢框架和穿心螺母之间，用来固定穿心螺母与钢框架的间距；单轴加载系统包括加载框架、平口夹具、加载气缸、“J”形夹具，所述的加载框架为矩形框架，中央下方设置有夹具连接槽，加载气缸设置在加载框架的中央上方，与加载框架焊接连接，所述的平口夹具包括连接棒、固定挡板及螺栓，固定挡板通过连接棒安装在加载框架中央下方夹具连接槽处，通过螺栓将装置固定板安装在平口夹具上，实现预张力施加系统的固定，所述的“J”形夹具由连接棒、滑槽及滑勾组成，连接棒穿过滑槽及加载气缸下方的夹具连接槽，固定“J”形夹具位置，然后，将滑勾放入滑槽内。

所述的穿心螺母设置在钢框架外部的传力螺杆上，转动穿心螺母通过压缩高密度弹簧将荷载传到钢框架上，进行预张力的施加。

所述的穿心螺母可设置在钢框架一端的两侧，针对较小预张拉荷载实现一端固定一端张拉测试，保证测试的稳定性和精确度。

所述的测力计设置在传力螺杆上，通过测力计来实时记录和观察试样张力的变化。

所述的移动式夹具上设置固定旋钮，通过其转动顶进带有凹凸面的压片对于膜材均匀施加夹持力，其数量根据实际需求确定，保证测试过程中织物膜材夹持稳定。

所述的移动式卡钳设置在钢框架的两边，待试样张拉力施加完成之后，旋转卡钳旋钮，顶进螺纹杆与穿心螺母相接触，固定穿心螺母与钢框架的距离，防止测试过程中移动式夹具向内滑移。

所述的加载气缸用于可调速加载和记录纱线移动过程中荷载及位移等关键数据，其种类及加载功能依据实际需求选取，例如所需加载速率范围，加载限值等。

所述的“J”形夹具由连接棒、滑槽及滑勾组成，滑槽的长度依据需求设置，保证纱线抽出过程中的垂直度。

本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）本发明设置了两个移动式夹具，转动穿心螺母可依据实际工程需求，实现相应预张拉荷载及移动速率下纱线抽出性能的测试，显著提高测试结果的科学性及适用性。 （2）通过测力计可实时记录和观察张力的变化，荷载稳定性、同步性、以及试验可操作性等方面性能优异。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图。

图2是本发明的部分结构三维示意图，示意预张力施加系统结构。

图3是本发明的部分结构三维示意图，示意单轴加载系统结构。

图4是本发明的部分结构二维示意图，示意预张力施加系统平面图。

图5是本发明的部分结构二维示意图，示意预张力施加系统侧视图。

图6是本发明的部分结构二维示意图，示意移动式夹具组成结构。

图7是本发明的部分结构二维示意图，示意钢框架侧视图。

图8是本发明的部分结构三维示意图，示意移动式卡钳组成结构。

图9是本发明的部分结构三维示意图，示意“J”形夹具侧视图。

图10是本发明的部分结构三维示意图，示意“J”形夹具主视图。

图11是本发明的部分结构三维示意图，示意“J”形夹具组成结构。

图12是本发明的部分结构三维示意图，示意平口夹具组成结构。

图13是矩形试样示意图。

图14示意各预张力下纱线抽出的典型载荷-位移曲线（F表示预张力）。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

如附图1-2所示，本发明一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，包括预张力施加系统18及单轴加载系统17，预张力施加系统18包括钢框架1、传力螺杆2、移动式夹具3、穿心螺母4、高密度弹簧5、装置固定板9、垫圈10、移动式卡钳12，所述的钢框架1为矩形框架，内侧设置U形滑槽，在钢框架1上部预留了纱线穿出口，所述的传力螺杆2为带有螺纹的钢棒，处于钢框架1的轴线上，传力螺杆2设置了用于测量轴力的测力计6，并通过套筒螺栓7实现两传力螺杆2之间连接，所述的移动式夹具3对称设置在钢框架1U型滑槽内，移动式夹具3设置有固定膜材的固定旋钮8，并通过移动式夹具3端部的螺纹接头与传力螺杆2连接，所述的穿心螺母4对称设置在钢框架1外端的传力螺杆2上，钢框架1与穿心螺母4之间放置有高密度弹簧5，垫圈10设置在高密度弹簧5与钢框架1之间，通过旋转穿心螺母4压缩高密度弹簧5将荷载传到钢框架1上，实现预张力的施加；所述的装置固定板9设置在钢框架1的中央下方，与钢框架1固定连接，所述的移动式卡钳12设置在钢框架1的两侧，用来固定穿心螺母4与钢框架1的间距；单轴加载系统17包括加载框架13、平口夹具14、加载气缸15、“J”形夹具16，所述的加载框架13为矩形框架，中央下方设置有夹具连接槽19，加载气缸15设置在加载框架13的中央上方，与加载框架13焊接连接，用于可调速加载和记录纱线移动过程中荷载及位移等关键数据；所述的平口夹具14包括螺栓24、连接棒20及固定挡板23，将固定挡板23放置在夹具连接槽内19，通过连接棒20固定平口夹具14，然后运用螺栓24将预张力施加系统18固定于平口夹具14上，所述的“J”形夹具16设置在加载气缸15下方的夹具连接槽处，由连接棒20、滑槽21及滑勾22组成，用于固定被抽纱线。本发明设置了两个移动式夹具3，转动穿心螺母4可依据实际工程需求，实现相应预张拉荷载及移动速率下纱线抽出性能的测试，显著提高测试结果的科学性及适用性，并且通过测力计可实时记录和观察张力的变化，荷载稳定性、同步性、以及试验可操作性等方面性能优异。

具体试验方法如下：

第一步，进行预张力施加系统的部件安装，完成后，通过螺栓24将装置固定板9安装在单轴加载系统的平口夹具14上，调节螺栓24保证预张力施加系统18与加载框架13水平稳固连接；

第二步，确定试验方案，根据实际移动式夹具3尺寸和测试需求选择合适形状及尺寸的试样，试样形状一般采用矩形试样；调节移动式夹具3处于合适位置，保证对称设置于钢框架1两侧，将试样放入移动式夹具3中，转动固定旋钮8顶进压片11对于试样均匀施加夹持力，固定旋钮8数量根据移动式夹具3尺寸及实际需求确定，保证测试过程中织物膜材夹持稳定；

第三步，将被抽纱线穿过钢框架1上部纱线穿出口固定于“J”形夹具16的滑勾22上，固定方式可采用缠绕方式系于滑勾22上，然后，为了减弱或者消除试样非弹性变形及初始缺陷的影响，对称调节穿心螺母4通过压缩高密度弹簧5将荷载传到钢框架1上，进而给膜材施加所需初始预张力，观察测力计数值，待稳定一段时间后，相同方法二次调节穿心螺母4将试样张拉力加载到方案值，稳定后，将移动式卡钳12设置在钢框架1的两端，调节卡钳旋钮至螺纹杆与穿心螺母4相接触，固定穿心螺母4与钢框架1的距离，防止测试过程中移动式夹具3向内移动影响测试结果；针对较小预张力水平，穿心螺母4可设置在钢框架1一端的两侧，通过调节另一端穿心螺母4，进行预张力的施加，实现一端固定一端张拉测试，保证测试的稳定性和精确度；

第四步，结合相关试验方案，通过操控加载气缸15，实现纱线移动性能的测试。获得各张力作用下/各抽出速率下被抽纱线的荷载位移曲线及试样张力随被抽纱线移动的变化等关键数据，实现任意张力作用下纱线移动性能的分析，包括最大静态抽出荷载及动态抽出荷载等。

Claims (8)

1.一种适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：包括预张力施加系统（18）及单轴加载系统（17），预张力施加系统（18）包括钢框架（1）、传力螺杆（2）、移动式夹具（3）、穿心螺母（4）、高密度弹簧（5）、装置固定板（9）、垫圈（10）和移动式卡钳（12），所述钢框架（1）为矩形框架，内侧设置U形滑槽，两端预留圆形空洞，在钢框架（1）上部预留纱线穿出口，传力螺杆（2）为带有螺纹的钢棒，处于钢框架（1）的水平轴线上，测力计（6）设置在传力螺杆（2）上，并通过套筒螺栓（7）实现两传力螺杆（2）之间连接，移动式夹具（3）设置于钢框架（1）滑槽内，通过移动式夹具（3）端部螺纹接头与传力螺杆（2）相连接，移动式夹具（3）上设置固定旋钮（8），移动式夹具（3）内部放置带有凹凸面的矩形压片（11），穿心螺母（4）为带有内螺纹的钢环，对称设置在钢框架（1）外部的传力螺杆（2）上，高密度弹簧（5）设置在钢框架（1）与穿心螺母（4）之间，垫圈（10）处于高密度弹簧（5）与钢框架（1）之间，装置固定板（9）设置在钢框架（1）的中央下方，与钢框架（1）固定连接，移动式卡钳（12）对称设置在钢框架（1）外侧，处于钢框架（1）和穿心螺母（4）之间，用于固定穿心螺母（4）与钢框架（1）的间距；

单轴加载系统（17）包括加载框架（13）、平口夹具（14）、加载气缸（15）、“J”形夹具（16），所述加载框架（13）为矩形框架，中央下方设置有夹具连接槽（19），加载气缸（15）设置在加载框架（13）的中央上方，与加载框架（13）焊接连接，平口夹具（14）包括连接棒（20）、固定挡板（23）及螺栓（24），固定挡板（23）通过连接棒（20）安装在加载框架（13）中央下方夹具连接槽处（19），通过螺栓（24）将装置固定板（9）安装在平口夹具（14）上，实现预张力施加系统（18）的固定，“J”形夹具（16）由连接棒（20）、滑槽（21）及滑勾（22）组成，连接棒（20）穿过滑槽（21）及加载气缸（15）下方的夹具连接槽，固定“J”形夹具（16）位置，然后，将滑勾（22）放入滑槽（21）内。

2.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述穿心螺母（4）设置在钢框架（1）外部的传力螺杆（2）上，转动穿心螺母（4）通过压缩高密度弹簧（5）将荷载传到钢框架（1）上，进行预张力的施加。

3.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述穿心螺母（4）可设置在钢框架（1）一端的两侧，针对较小预张拉荷载实现一端固定一端张拉测试，保证测试的稳定性和精确度。

4.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述测力计（6）设置在传力螺杆（2）上，通过测力计（6）来实时记录和观察试样张力的变化。

5.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述移动式夹具（3）上设置固定旋钮（8），通过其转动顶进带有凹凸面的压片（11）对于膜材均匀施加夹持力，其数量根据实际需求确定，保证测试过程中织物膜材夹持稳定。

6.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述移动式卡钳（11）设置在钢框架（1）的两边，待试样张拉力施加完成之后，旋转卡钳旋钮，顶进螺纹杆与穿心螺母（4）相接触，固定穿心螺母（4）与钢框架（1）的距离，防止测试过程中移动式夹具（4）向内滑移。

7.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述加载气缸（15）用于可调速加载和记录纱线移动过程中荷载及位移关键数据，其种类及加载功能依据实际需求选取。

8.根据权利要求1所述的适用于织物类膜材纱线抽出性能的测试装置，其特征在于：所述“J”形夹具（16）由连接棒（20）、滑槽（21）及滑勾（22）组成，滑槽（21）的长度依据需求设置，保证纱线抽出过程中的垂直度。

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