CN114112735A - 一种织物预制体卷绕变形测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种织物预制体卷绕变形测试装置及方法，属于试验夹具技术领域。该装置包括支撑架、摇柄、行星减速机、卷绕筒、钉板、限位板、织物夹板、钢丝绳、绕线轴和磁阻尼器等。卷绕筒通过行星减速机与摇柄顺序相连，织物预制体一端通过钉板固定在卷绕筒上，另一端被夹持在织物夹板中，绕线轴通过连接轴与行星减速机和磁阻尼器顺序连接，钢丝绳一端穿过导向板连接织物夹板，另一端缠绕固定在绕线轴上。本发明适用于织物预制体卷绕变形的测试，可对卷绕过程中的变形和贴附性进行测试和评价。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试方法，具体涉及一种织物预制体卷绕变形测试装置及方法，可以专门对织物预制体卷绕过程中的变形和贴附性进行测试和评价，其属于试验夹具的技术领域。
背景技术
纺织复合材料在航空航天、国防、船舶和车辆工程等领域有着广泛的应用。纺织复合材料由织物预制体和基体材料组成，织物预制体由高性能纤维(如碳纤维、石英纤维和SiC纤维等)经过纺织工艺编织而成，织物的内部纤维结构决定了复合材料最终的力学性能。在某些大尺寸、复杂异形结构件成型过程中，织物预制体往往需要发生显著的几何变形来满足构件的几何尺寸需求。其中卷绕变形是一种常见的变形模式，在航空发动机叶片机匣、储气罐和其他回转体薄壁结构的成型过程中，织物预制体的卷绕变形能力是影响其铺覆成型的重要因素。因此，测试织物预制体的卷绕变形、分析卷绕张力对变形状态的影响规律是评价其适应复杂外形能力的基本前提，对准确控制复合材料构件的几何外形、保障力学性能的可靠性具有重要的工程实用价值。
织物预制体是一种柔性结构，其力学测试比较困难。针对织物预制体的卷绕变形目前还没有形成统一的试验标准，不同的实验室使用的试验装置各不相同，得到的试验数据的准确性也不尽相同。如何实现不同规格织物预制体的快速安装测试、卷绕张力的灵活调整和卷绕变形的有效测量，是本发明要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种织物预制体卷绕变形测试装置及方法。该测试装置能够实现不同规格织物的卷绕变形，夹具结构简单、织物试样安装方便而且卷绕张力可调。
为实现上述目的，本发明提供了一种能够实现织物预制体卷绕变形的测试装置。其特征在于：该装置包括支撑架(1)、摇柄(2)、行星减速机(3)、卷绕筒(4)、钉板(5)、限位板(6)、织物夹板(7)、钢丝绳(8)、绕线轴(9)和磁阻尼器(10)等，所述卷绕筒(4)通过行星减速机(3)和摇柄(2)顺序相连，织物预制体(11)一端通过钉板(5)固定在卷绕筒(4)上，另一端被夹持在织物夹板(7)中，绕线轴(9)通过连接轴(17)与行星减速机(3)和磁阻尼器(10)顺序连接，钢丝绳(8)一端穿过导向板(19)连接织物夹板(7)，另一端缠绕固定在绕线轴(9)上，限位板(6)位于卷绕筒(4)正前方通过螺栓(15)固定在支撑架(1)上。
一种织物预制体卷绕变形测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)准备织物试样，按规定尺寸裁剪，进行定长卷绕测试，即在织物预制体(11)样件上选定一定长度，在选定长度的两端作标记线，每次试验均将标记线内的织物预制体(11)全部卷绕在卷绕筒(4)上；
2)安装织物试样，织物预制体(11)一端用钉板(5)配合一字螺钉(23)固定在卷绕筒(4)上，另一端放在织物夹板(7)上，上表面的钢钉(22)穿透织物与下表面相互配合，将织物预制体(11)固定在织物夹板(7)中，安装后保持其自然展开；
3)调节磁阻尼器(10)，根据所需的张力调节磁阻尼器(10)并将其锁紧，保证实验过程中张力恒定；
4)进行卷绕试验，缓慢摇动摇柄(2)，使织物预制体(11)尽可能均匀、平整地卷绕在卷绕筒(4)上，待达到预定标记线时停止卷绕；
5)采集试验数据，采集试验过程中的织物厚度、不同张力下缠绕圈数等试验数据，分析不同张力情况下织物厚度、缠绕圈数的变化情况。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明装置简单，试样安装方便，能够满足不同规格织物预制体卷绕变形试验；重机械式构造，卷绕过程平稳、省力；磁阻尼器和行星减速机配合使用，实现大张力范围内织物预制体卷绕测试，整个试验的效率、可重复性和准确性得到了大幅的提高。
附图说明
图1是织物预制体卷绕变形测试装置示意图；
图2是织物预制体卷绕变形测试装置的摇柄卷绕端示意图；
图3是织物预制体卷绕变形测试装置的摇柄卷绕端机构配合图；
图4是织物预制体卷绕变形测试装置的摇柄卷绕端机构装配爆炸图；
图5是织物预制体卷绕变形测试装置的张力约束端示意图；
图6是织物预制体卷绕变形测试装置的张力约束端机构配合图；
图7是织物预制体卷绕变形测试装置的张力约束端机构装配爆炸图；
图8是织物预制体卷绕变形测试装置的织物夹板示意图；
图9是织物预制体卷绕变形测试装置的钉板示意图；
图中零部件名称及标号如下：
支撑架1、摇柄2、行星减速机3、卷绕筒4、钉板5、限位板6、织物夹板7、钢丝绳8、绕线轴9、磁阻尼器10、织物预制体11、轴承12、轴承座13、卷绕筒开孔14、螺栓15、行星减速机支座16、连接轴17、沉头螺钉18、导向板19、磁阻尼器支撑板20、键套21、钢钉22、一字螺钉23、螺帽24。
具体实施方法
以下结合附图对本发明作进一步详细描述：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例的织物预制体卷绕变形测试装置及方法，包括以下步骤：
(1)如图1到图9所示，本实施方式披露了一种三维织物预制体卷绕变形测试装置，包括支撑架1、摇柄2、行星减速3、卷绕筒4、钉板5、限位板6、织物夹板7、钢丝绳8、绕线轴9和磁阻尼器10等，所述卷绕筒4通过行星减速机3和摇柄2顺序相连，利用行星减速机3降低摇柄2的转速，增大施加在卷绕筒4上的扭矩，织物预制体11一端通过钉板5固定在卷绕筒4上，另一端被夹持在织物夹板7中，绕线轴9通过连接轴17与行星减速机3和磁阻尼器10顺序连接，利用行星减速机3降低磁阻尼器10的转速，提高施加在绕线轴9上的扭矩，钢丝绳8一端穿过导向板19连接织物夹板7，另一端缠绕固定在绕线轴9上，键套21连接行星减速机3与绕线轴9之间的连接轴17，限位板6位于卷绕筒4正前方，与行星减速机支座16和轴承座13一同通过螺栓15固定在支撑架1上。
(2)织物预制体卷绕变形测试装置的测试方法，包括以下步骤：
1)准备织物试样，按规定尺寸裁剪，进行定长卷绕测试，即在织物预制体11样件上选定一定长度，在选定长度的两端作标记线，每次试验均将标记线内的织物预制体11全部卷绕在卷绕筒4上；
2)安装织物试样，织物预制体11一端用钉板5配合一字螺钉23固定在卷绕筒4上，另一端放在织物夹板7上，上表面的钢钉22穿透织物与下表面相互配合，将织物预制体11固定在织物夹板7中，安装后保持其自然展开；
3)调节磁阻尼器10，根据所需的张力调节磁阻尼器10并将其锁紧，保证实验过程中张力恒定；
4)进行卷绕试验，缓慢摇动摇柄2，使织物预制体11尽可能均匀、平整地卷绕在卷绕筒4上，待达到预定标记线时停止卷绕；
5)采集试验数据，采集试验过程中的织物厚度、不同张力下缠绕圈数等试验数据，分析不同张力情况下织物厚度、缠绕圈数的变化情况。
通过上述实施方式可见，本发明试样安装方便，装置易操作；其次，可满足不同规格织物预制体卷绕变形试验，可测织物卷绕张力范围广；重机械式构造，卷曲过程平稳、省力，整个试验的效率、可重复性和准确性得到了大幅的提高。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (11)
1.一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于：该装置包括支撑架(1)、摇柄(2)、行星减速机(3)、卷绕筒(4)、钉板(5)、限位板(6)、织物夹板(7)、钢丝绳(8)、绕线轴(9)和磁阻尼器(10)等，所述卷绕筒(4)通过行星减速机(3)和摇柄(2)顺序相连，织物预制体(11)一端通过钉板(5)固定在卷绕筒(4)上，另一端被夹持在织物夹板(7)中，绕线轴(9)通过连接轴(17)与行星减速机(3)和磁阻尼器(10)顺序连接，钢丝绳(8)一端穿过导向板(19)连接织物夹板(7)，另一端缠绕固定在绕线轴(9)上，限位板(6)位于卷绕筒(4)正前方通过螺栓(15)固定在支撑架(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述卷绕筒(4)表面设有三排等距开孔(14)。
3.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述钉板(5)表面设有等距通孔，孔距大小与卷绕筒(4)表面孔距大小一致。
4.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述钉板(5)配合一字螺钉(23)和螺帽(24)将织物预制体(11)固定在卷绕筒(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述行星减速机(3)利用沉头螺钉(18)固定在行星减速机支座(16)上。
6.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述轴承(12)位于轴承座(13)通孔内，轴承座(13)与行星减速机支座(16)通过螺栓(15)固定在支撑架(1)上。
7.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述磁阻尼器支撑板(20)利用螺栓(15)上端与磁阻尼器(10)固定，下端与支撑架(1)固定。
8.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述织物夹板(7)分为上下两部分，上表面均匀分布钢钉(22)，下表面均匀设置通孔，二者配合使用，将织物预制体锁紧。
9.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述键套(21)用于连接行星减速机(3)与绕线轴(9)之间的连接轴(17)。
10.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述磁阻尼器(10)的扭矩可调，可对织物预制体(11)施加不同张力。
11.根据权利要求1所述的一种织物预制体卷绕变形测试装置，其特征在于，所述钢丝绳(8)一端穿过导向板(19)与织物夹板(7)上的螺栓(15)相连接，另一端缠绕固定于绕线轴(9)上。
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