CN111208007A - 纺织材料力学性能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纺织材料力学性能检测方法，包括以下步骤：步骤一、将待测材料裁剪成圆形片体并水平放置，将应变式传感器的应变片用粘合剂粘贴在被测材料的表面上；步骤二、通过水平拉压单元将待测材料在水平方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；步骤三、通过水平扭力单元将待测材料在水平面内进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；步骤四、通过竖直伸缩单元将待测材料在竖直方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；步骤五、通过水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元同时对待测材料进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态。本发明能够获得纺织材料动态变形过程中的受力情况，评估纺织材料的性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料检测领域，具体是一种纺织材料力学性能检测方法。
背景技术
纺织材料是指纤维及纤维制品，具体表现为纤维、纱线、织物及其复合物。目前对织物拉伸性能的研究主要针对织物的平面拉伸，而实际使用环境中受到的外力来自于不同的方向，因此单纯的平面拉伸难以全面的评价织物的拉伸性能，此外，纤维在外力作用下产生的形变是由于大分子链或大分子的各种运动所引起的，当受到不同的外力拉伸时，织物形变的程度表现在动态的弹性性能上，与织物的分子结构密切相关。目前对于织物的动态力学性能的研究甚少。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种纺织材料力学性能检测方法，其能够全面的评价织物的力学性能，通过连续收集前一个变形状态变化至后一个变形状态时的应变量，研究变化趋势，获得纺织材料动态变形过程中的受力情况，同时能获得全场应变和变形，评估纺织材料的性能。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种纺织材料力学性能检测方法，包括以下步骤：
步骤一、将待测材料裁剪成圆形片体并水平放置，将应变式传感器的应变片用粘合剂粘贴在被测材料的表面上；
步骤二、通过水平拉压单元将待测材料在水平方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤三、通过水平扭力单元将待测材料在水平面内进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤四、通过竖直伸缩单元将待测材料在竖直方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤五、通过水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元同时对待测材料进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
其中，在待测材料的前一个变形状态变化至后一个变形状态时，通过应变式传感器获得一个应变量的变化趋势，并通过数字散斑测试单元测量该前一个变形状态至该后一个变形状态的变形过程，且前一个变形状态与后一个变形状态的时间间隔最短。
优选的是，所述水平拉压单元、所述水平扭力单元、所述竖直伸缩单元均通过四个夹具将待测材料夹持，所述夹具包括：固定壳、第一夹持件、第二夹持件，所述固定壳的顶部敞开、底部封闭，所述第一夹持件包括竖直端固设在固定壳上的L形固定板和固设在L 形固定板的水平端的第一夹板，所述第二夹持件包括竖直设置在所述固定壳内的套筒、套设在套筒内的支撑杆、同时与支撑杆下端以及固定壳底部固接的弹簧、水平固设在支撑杆上端的连接板、固设在连接板端部的第二夹板，其中，第一夹板与第二夹板相对的面上均设有齿，且第一夹板与第二夹板相互啮合，当第一夹板与第二夹板之间夹设待测材料时，所述弹簧处于压缩状态。
优选的是，所述水平扭力单元包括：环形轨道、四个环移板、四个旋转杆，所述环形轨道水平设置，其外侧高于内侧，四个环移板间隔滑动设置在所述环形轨道上，四个旋转杆均位于所述环形轨道内侧，且一个旋转杆与一个环移板固设，一个旋转杆通过一个正反转电机控制以在水平面内转动0-90度，其中，一个夹具位于一个环移板上方。
优选的是，所述竖直伸缩单元包括四个气缸，一个气缸位于一个环移板上方，所述气缸的活动端竖直向上，其中，一个夹具位于一个气缸上方，且所述固定壳设置在所述气缸的活动端上。
优选的是，所述水平拉压单元包括：四个条形轨道和四个电动伸缩杆，四个条形轨道分别水平设置并分别沿所述环形轨道的半径方向延伸，四个条形轨道均与所述环形轨道连通，每个条形轨道的上表面设置一对第一定位卡凸，四个电动伸缩杆均位于所述环形轨道内侧，一个电动伸缩杆的活动端固设在一个气缸的固定端上，一个电动伸缩杆的固定端通过连接杆与一个旋转杆固接，其中，所述环移板上设置一对第二定位卡凸，一对第二定位卡凸与一对第一定位卡凸衔接，所述气缸的固定端设有一对卡块，一对卡块沿一对第二定位卡凸和一对第一定位卡凸滑动卡设，一个电动伸缩杆控制一个气缸沿一个条形轨道移动。
优选的是，一对第一定位的卡凸和一对第二定位卡凸均为长方体结构，且长度方向与所述环移板垂直，一对卡块均为开口朝下的凹形槽。
优选的是，所述应变式传感器为应变式测力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器中的一种或多种，应变量为力、扭矩、位移中的一种或多种。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明能够全面的评价织物的力学性能，通过连续收集前一个变形状态变化至后一个变形状态时的应变量，研究变化趋势，获得纺织材料动态变形过程中的受力情况，同时能获得全场应变和变形，评估纺织材料的性能。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的其中一个技术方案的部分结构示意图；
图2为本发明的其中一个技术方案的俯视图；
图3为本发明的其中一个技术方案的所述卡块和第二定位卡凸的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“轴向”、“径向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提供一种纺织材料力学性能检测方法，包括以下步骤：
步骤一、将待测材料裁剪成圆形片体并水平放置，将应变式传感器的应变片用粘合剂粘贴在被测材料的表面上；
步骤二、通过水平拉压单元将待测材料在水平方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤三、通过水平扭力单元将待测材料在水平面内进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤四、通过竖直伸缩单元将待测材料在竖直方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤五、通过水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元同时对待测材料进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
其中，在待测材料的前一个变形状态变化至后一个变形状态时，通过应变式传感器获得一个应变量的变化趋势，并通过数字散斑测试单元测量该前一个变形状态至该后一个变形状态的变形过程，且前一个变形状态与后一个变形状态的时间间隔最短。
本发明中，待测材料初始状态为水平，应变式传感器的应变片粘合在待测材料的中央。数字散斑测试单元设置在待测材料的正上方。水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元均牵拉待测材料的边缘，水平拉压单元实现对待测材料在水平面内的拉拽，每次牵拉都会使待测材料产生不同程度的形变，每一次形变称之为一个变形状态，进而获得多个变形状态；水平扭力单元通过拉拽待测材料的边缘使得待测材料发生扭动，进而导致待测材料的形变处于水平面内或非水平面内，进而获得多个变形状态；测试待测材料的局部抗拉拽的能力，竖直伸缩单元通过拉拽待测材料的边缘使得待测材料由水平状态变成倾斜状态，进而获得多个变形状态。同时控制水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元对待测材料进行拉拽，实现待测材料在三维空间的任意状态的变化，进而获得全方位变形过程以及受力变化，结合应变式传感器的测量的应变量的变化趋势以及数字散斑测试单元分析待测试材料的受力变形情况，进而评价待测试料的力学性能。数字散斑测试单元是三维数字散斑应变测量分析系统，其通过比较被测试材料变形前后因测试点的前后移动引起光强分布的变化，利用两个高速摄像机，实时采集待测材料在各个变形阶段的散斑图像，计算出全场应变和变形，评价待测材料的受力性能。本发明能够全面的评价织物的力学性能，通过连续收集前一个变形状态变化至后一个变形状态时的应变量，研究变化趋势，获得纺织材料动态变形过程中的受力情况，同时能获得全场应变和变形，评估纺织材料的性能。
在另一技术方案中，如图1-3所示，所述水平拉压单元、所述水平扭力单元、所述竖直伸缩单元均通过四个夹具10将待测材料夹持，所述夹具10包括：固定壳11、第一夹持件、第二夹持件，所述固定壳11的顶部敞开、底部封闭，所述第一夹持件包括竖直端固设在固定壳11上的L形固定板12和固设在L形固定板12的水平端的第一夹板13，所述第二夹持件包括竖直设置在所述固定壳11内的套筒14、套设在套筒14内的支撑杆15、同时与支撑杆15下端以及固定壳11底部固接的弹簧16、水平固设在支撑杆15上端的连接板17、固设在连接板17端部的第二夹板18，其中，第一夹板13与第二夹板18相对的面上均设有齿，且第一夹板13与第二夹板18相互啮合，当第一夹板13与第二夹板18之间夹设待测材料时，所述弹簧16处于压缩状态。四个夹具10分别夹紧待测材料的边缘的四个点位置。夹具10用于夹持固定待测材料，以配合水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元的控制实现对待测材料在任意一个变形状态下的夹持固定，确保待测材料变形过程的稳定。当第一夹板13与第二夹板18相互啮合夹紧待测材料时，L形固定板12 的水平端与连接板17接触。优选L形固定板12的水平端与连接板17上均设有磁铁，当二者接触时磁铁相互吸引，利于稳定夹紧待测材料。
在另一技术方案中，如图1-3所示，所述水平扭力单元包括：环形轨道21、四个环移板22、四个旋转杆23，所述环形轨道21水平设置，其外侧高于内侧，四个环移板22间隔滑动设置在所述环形轨道21上，四个旋转杆23均位于所述环形轨道21内侧，且一个旋转杆23与一个环移板22固设，一个旋转杆23通过一个正反转电机控制以在水平面内转动0-90度，其中，一个夹具10位于一个环移板22上方。正反转电机控制旋转杆23转动进而带动环移板22在环形轨道21上移动，其移动的范围是环形轨道21的周长的四分之一，夹具10随着环移板22的移动实现了对待测材料的牵拉。其中至少两个夹具10相互靠近就可以使得该两个夹具10之间的待测材料松弛，而待测材料的其余部分被拉拽，通过应变式传感器以及数字散斑测试单元同时分析变形过程及变形状态，获得待测材料的局部受力情况。
在另一技术方案中，如图1-3所示，所述竖直伸缩单元包括四个气缸31，一个气缸31位于一个环移板22上方，所述气缸31的活动端竖直向上，其中，一个夹具10位于一个气缸31上方，且所述固定壳11设置在所述气缸31的活动端上。通过至少一个气缸31 的伸长或者收缩使得待测材料发生倾斜，测试倾斜状态的受力情况。
在另一技术方案中，如图1-3所示，所述水平拉压单元包括：四个条形轨道41和四个电动伸缩杆42，四个条形轨道41分别水平设置并分别沿所述环形轨道21的半径方向延伸，四个条形轨道41均与所述环形轨道21连通，每个条形轨道41的上表面设置一对第一定位卡凸51，四个电动伸缩杆42均位于所述环形轨道21内侧，一个电动伸缩杆42 的活动端固设在一个气缸31的固定端上，一个电动伸缩杆42的固定端通过连接杆43与一个旋转杆23固接，其中，所述环移板22上设置一对第二定位卡凸52，一对第二定位卡凸52与一对第一定位卡凸51衔接，所述气缸31的固定端设有一对卡块53，一对卡块53沿一对第二定位卡凸52和一对第一定位卡凸51滑动卡设，一个电动伸缩杆42控制一个气缸31沿一个条形轨道41移动。通过电动伸缩杆42的伸长或者收缩控制气缸31沿条形轨道41滑动，进而实现夹具10对待测材料的牵拉。
在另一技术方案中，一对第一定位的卡凸和一对第二定位卡凸52均为长方体结构，且长度方向与所述环移板22垂直，一对卡块53均为开口朝下的凹形槽。
在另一技术方案中，所述应变式传感器为应变式测力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器中的一种或多种，应变量为力、扭矩、位移中的一种或多种。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将待测材料裁剪成圆形片体并水平放置，将应变式传感器的应变片用粘合剂粘贴在被测材料的表面上；
步骤二、通过水平拉压单元将待测材料在水平方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤三、通过水平扭力单元将待测材料在水平面内进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤四、通过竖直伸缩单元将待测材料在竖直方向进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
步骤五、通过水平拉压单元、水平扭力单元、竖直伸缩单元同时对待测材料进行牵拉，获得待测材料的多个变形状态；
其中，在待测材料的前一个变形状态变化至后一个变形状态时，通过应变式传感器获得一个应变量的变化趋势，并通过数字散斑测试单元测量该前一个变形状态至该后一个变形状态的变形过程，且前一个变形状态与后一个变形状态的时间间隔最短。
2.如权利要求1所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，所述水平拉压单元、所述水平扭力单元、所述竖直伸缩单元均通过四个夹具将待测材料夹持，所述夹具包括：固定壳、第一夹持件、第二夹持件，所述固定壳的顶部敞开、底部封闭，所述第一夹持件包括竖直端固设在固定壳上的L形固定板和固设在L形固定板的水平端的第一夹板，所述第二夹持件包括竖直设置在所述固定壳内的套筒、套设在套筒内的支撑杆、同时与支撑杆下端以及固定壳底部固接的弹簧、水平固设在支撑杆上端的连接板、固设在连接板端部的第二夹板，其中，第一夹板与第二夹板相对的面上均设有齿，且第一夹板与第二夹板相互啮合，当第一夹板与第二夹板之间夹设待测材料时，所述弹簧处于压缩状态。
3.如权利要求2所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，所述水平扭力单元包括：环形轨道、四个环移板、四个旋转杆，所述环形轨道水平设置，其外侧高于内侧，四个环移板间隔滑动设置在所述环形轨道上，四个旋转杆均位于所述环形轨道内侧，且一个旋转杆与一个环移板固设，一个旋转杆通过一个正反转电机控制以在水平面内转动0-90度，其中，一个夹具位于一个环移板上方。
4.如权利要求3所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，所述竖直伸缩单元包括四个气缸，一个气缸位于一个环移板上方，所述气缸的活动端竖直向上，其中，一个夹具位于一个气缸上方，且所述固定壳设置在所述气缸的活动端上。
5.如权利要求4所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，所述水平拉压单元包括：四个条形轨道和四个电动伸缩杆，四个条形轨道分别水平设置并分别沿所述环形轨道的半径方向延伸，四个条形轨道均与所述环形轨道连通，每个条形轨道的上表面设置一对第一定位卡凸，四个电动伸缩杆均位于所述环形轨道内侧，一个电动伸缩杆的活动端固设在一个气缸的固定端上，一个电动伸缩杆的固定端通过连接杆与一个旋转杆固接，其中，所述环移板上设置一对第二定位卡凸，一对第二定位卡凸与一对第一定位卡凸衔接，所述气缸的固定端设有一对卡块，一对卡块沿一对第二定位卡凸和一对第一定位卡凸滑动卡设，一个电动伸缩杆控制一个气缸沿一个条形轨道移动。
6.如权利要求5所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，一对第一定位的卡凸和一对第二定位卡凸均为长方体结构，且长度方向与所述环移板垂直，一对卡块均为开口朝下的凹形槽。
7.如权利要求1所述的纺织材料力学性能检测方法，其特征在于，所述应变式传感器为应变式测力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器中的一种或多种，应变量为力、扭矩、位移中的一种或多种。
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