CN114486525A - 一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 - Google Patents
一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114486525A CN114486525A CN202210083134.9A CN202210083134A CN114486525A CN 114486525 A CN114486525 A CN 114486525A CN 202210083134 A CN202210083134 A CN 202210083134A CN 114486525 A CN114486525 A CN 114486525A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- fixed die
- fixed
- monofilament
- conductive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 148
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 27
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 25
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 19
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 16
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 15
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 3
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/041—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/066—Special adaptations of indicating or recording means with electrical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
- G01N3/068—Special adaptations of indicating or recording means with optical indicating or recording means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0001—Type of application of the stress
- G01N2203/0003—Steady
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/0014—Type of force applied
- G01N2203/0016—Tensile or compressive
- G01N2203/0017—Tensile
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/026—Specifications of the specimen
- G01N2203/0262—Shape of the specimen
- G01N2203/0278—Thin specimens
- G01N2203/028—One dimensional, e.g. filaments, wires, ropes or cables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0617—Electrical or magnetic indicating, recording or sensing means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/0641—Indicating or recording means; Sensing means using optical, X-ray, ultraviolet, infrared or similar detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2203/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N2203/02—Details not specific for a particular testing method
- G01N2203/06—Indicating or recording means; Sensing means
- G01N2203/067—Parameter measured for estimating the property
- G01N2203/0676—Force, weight, load, energy, speed or acceleration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法，包括：纤维单丝、固定模具、单纤维强力仪、摄像头、图像采集控制设备、计算机控制采集系统和电阻仪。纤维单丝为导电纤维，在固定模具上分别布置两个导线电极用于与电阻仪相连接、两个纤维电极连接纤维单丝，单纤维强力仪通过上下夹具分别夹持固定模具的上下两端，摄像头用来拍摄固定模具表面的随机散斑图像，并将采集到的图像信号发送至图像采集控制设备，用于获取纤维单丝的变形数据，计算机控制采集系统能够控制单纤维强力仪，对测试纤维单丝试样进行拉伸，并能够获取试验力数据，电阻仪通过连接导线与固定模具中的导线电极相连接，不断采集纤维单丝试样的电阻数据。
Description
技术领域
本发明涉及纤维单丝力电性能测试领域，具体涉及一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法。
背景技术
碳纤维及碳化硅纤维增强复合材料具有高比强度和比模量的特点，是制造航空航天结构的理想材料。然而由于服役环境恶劣，其结构很容易产生损伤，如果这些损伤无法及时的被检测，就将导致更严重的结构失效，因此有必要对复合材料结构开展损伤监测以确保其安全可靠。电阻检测是目前复合材料结构损伤检测的研究热点。该技术是一种实时在线的监测手段，它需要材料本身具有导电性。碳纤维或碳化硅纤维增强复合材料通常具有导电性。当结构内部受损时，其电导率会相应发生变化，即具备损伤自检特性，通过分析电阻值的变化可以判断结构整体的损伤情况。了解复合材料各组分的力阻响应是开展基于电阻的复合材料结构损伤监测的前提。纤维增强相是纤维增强复合材料中的主要承力结构。因此准确获取纤维的力阻响应是实现基于电阻的复合材料损伤监测的核心之一。
复合材料中的纤维通常指纤维束，纤维束通常由多根单丝集束而成，因此通过获取纤维单丝的力阻响应就可以进一步的得到纤维束的力阻特性。然而，纤维单丝直径小（一般在几微米到十几微米）且脆性大（诸如碳化硅纤维和碳纤维），其破坏载荷在10-1牛级别，因此常规的测试装置以及测量方法均不能适用。在现有技术中，开展纤维单丝拉伸强度性能测试的大多参考ASTM D 3379-1975《Standard Test Method for Tensile Strengthand Young’s Modulus for High Modulus Single Filament Fibers》，但该方法仅针对脆性纤维单丝开展抗拉强度和模量的测试；专利CN103954836B“一种碳纤维单丝体积电阻率测试方法及其使用的测试支架”公开了一种可以静态测量纤维体积电阻率的装置以及测试方法，但是该方法无法实时动态的获取纤维单丝在拉伸过程中的电阻变化，更无法得到电阻随载荷或变形的变化曲线。
目前国内外公开的技术资料中尚没有关于纤维单丝力阻响应在线测试的测试标准及方法，现有技术无法获取纤维单丝电阻随载荷的变化曲线，因而无法得到纤维单丝准确的力阻响应特性。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术的不足。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，包括纤维单丝、固定模具、电阻仪、单纤维强力仪、摄像头、图像采集控制设备和计算机控制采集系统，其中固定模具本身绝缘，并绘制有固定模具裁剪线，固定模具一面绘制有随机散斑图像，另一面喷涂有导电喷漆，纤维单丝为导电纤维，纤维单丝两端分别固定在固定模具导电喷漆面的上下端，所固定的接触点为纤维电极，固定模具导电喷漆面的上下两端还分别设置一个导线电极，纤维电极与导线电极通过喷漆面进行导电连接，导线电极通过导线连接电阻仪，单纤维强力仪固定夹持固定模具的上下两端，沿固定模具裁剪线剪开固定模具，使其上下两端分离，上下两端各包含一个纤维电极和导线电极，摄像头用于拍摄固定模具表面的随机散斑图像，并将采集到的图像发送至计算机控制采集系统。
在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
进一步的，固定模具为C字形薄片纸卡，随机散斑图像为计算机程序生成并打印在固定模具的一面，导电喷漆通过喷涂的方式完整均匀的喷涂在固定模具的另一面，固定模具裁剪线绘制于固定模具的中部。
进一步的，固定模具两端分别绘制有十字型对中虚线，纤维单丝两端分别使用导电银胶固定粘贴在固定模具导电喷漆面的十字型对中虚线的中心点，形成纤维电极。
进一步的，导线电极为在固定模具上下两端开设两个小孔，导线采用穿孔缠绕的方式固定在小孔处，使用导电银胶涂抹在固定模具导电喷漆面的小孔及导线处，对导线与固定模具接触位置进行加固。
进一步的，导线为单芯单股铜导线。
进一步的，单纤维强力仪通过上下夹具分别夹持固定模具的上下两端，夹具与固定模具接触面表面为绝缘面。
进一步的，计算机控制采集系统可以控制单纤维强力仪，对裁剪开的固定模具进行拉伸，并能够获取试验力数据，电阻仪通过连接导线与固定模具中的导线电极相连接，不断采集纤维单丝的电阻数据。
本发明还提供了一种基于上述纤维单丝力阻响应在线测试装置的测试方法，包括以下步骤：
S1：将纸卡放入打印机，在其一面打印计算机程序生成的随机散斑图案；
S2：在打印完成的纸卡的另一面喷涂导电喷漆，等待片刻风干，喷涂过程中保证导电漆完整均匀的覆盖纸卡的另一面，然后将纸卡裁剪成规定的C字形，完成固定模具的制备；
S3:使用黑笔在制备完成的固定模具喷涂导电喷漆面开口侧的上下端绘制十字型对中虚线，确保十字型对中虚线中心点连线与固定模具边缘平行，中心点的距离为纤维单丝的长度，在固定模具对称折叠处绘制固定模具裁剪线；
S4:使用大头针在固定模具非开口侧各开一个小孔；
S5:将两根导线端部剥离绝缘层后分别穿过步骤S4所述的两个小孔，在固定模具非开口侧边缘缠绕至原导线上并绞合3~4圈，确保导线牢牢固定在固定模具非开口侧的上下两端，且引出的导线移动时不影响位于固定模具表面处的导线，接着在固定模具喷涂导电喷漆面的导线上涂抹导电银胶并静等其固化，即完成导线电极的制备；
S6:将纤维单丝从一束纤维束中分离出来，截取标准长度后的两端分别放置于步骤S2所述的十字型对中虚线的中心点，在纤维单丝两端涂抹导电银胶并静等其固化，即完成纤维电极的制备；
S7:将粘贴有纤维单丝的固定模具装夹至单纤维强力仪的上下夹具上，装夹时避开纤维电极以及导线电极的位置；并将导线电极处的导线连接至电阻仪；
S8:采用摄像头拍摄固定模具上的随机散斑图案，调整摄像头的拍摄距离和焦距，使得试样散斑皆在视野内并且清晰成像，设置拍摄间隔；
S9:沿步骤S3中固定模具裁剪线剪开固定模具，使其上下端分离，同时启动单纤维强力仪、图像采集控制设备和电阻仪，单纤维强力仪的下夹头下降，开始对纤维单丝进行拉伸，记录试验力数据，图像采集控制设备记录固定模具随机散斑图案面的图像，同时电阻仪采集纤维单丝的电阻数据，实现纤维单丝力阻响应的在线测量。
其中：
步骤S7中，单纤维强力仪的上下夹具的夹持面均预先粘贴有绝缘胶布，实现绝缘处理。
步骤S8中，摄像头的拍摄距离为1.5m，焦距为50mm，拍摄间隔为0.2s/张。
本发明所提出的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法，具有以下优点：
1、本发明中纤维单丝的电阻采用间接测量的方法，通过导电喷漆的喷涂使得固定模具导电，以此连接布置在固定模具上的纤维电极与导线电极，解决了纤维单丝在加载测试时的电阻测量问题。涉及的测试装置结构简单，制样和测试操作步骤难度小，试验测试成本低。
2、本发明中选用轻质的单股单芯导线，并采用穿孔缠绕的固定方式布置导线电极，有效的降低导线自重对导电固定固定模具以及电极的影响，提升了纤维单丝电阻测量的稳定性和精度。
3、本发明中单纤维强力仪上下夹具的夹持面均进行绝缘处理，避免单纤维强力仪自身的电阻对纤维单丝的电阻测量产生干扰，提高测量精度。
4、本发明中采用非接触变形测量法对纤维单丝的变形进行测量，相比于单纤维强力仪中的所得到的变形数据，此变形数据更加精确，进一步提升了方案的测试精度。
5、本发明中为避免纤维单丝试样发生弯折、扭转而断裂，固定模具选取厚度稍厚且纤维韧劲较强的纸卡。
附图说明
图1是本发明纤维单丝力阻响应在线测量装置的原理图；
图2是本发明纤维单丝C字型导电固定模具的结构示意图；
图3是本发明纤维单丝C字型导电固定模具中导线电极制备的结构示意图；
图4是本发明计算机程序生成的随机散斑打印图案；
图5是本发明实施例中碳化硅纤维单丝试验力、电阻变化率应变变化曲线图；
附图标记：1-纤维单丝、2-固定模具、3-十字型对中虚线、4-纤维电极、5-导线电极、6-导线、7-小孔、8-固定模具裁剪线。
具体实施方式
为了阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，纤维单丝力阻响应在线测量装置包括已装置好导电的纤维单丝1的固定模具2、单纤维强力仪、摄像头、图像采集控制设备、计算机控制采集系统以及电阻仪。纤维单丝1为导电纤维，如碳化硅纤维单丝，它是由一束碳化硅纤维分离而成；固定模具2为厚度稍厚且纤维韧劲较强的纸卡，如图2所示，固定模具2正面喷涂有一层导电银漆，背面印有随机散斑图案；纤维单丝1沿固定模具上的十字型中心虚线3进行摆放，并用导电银胶进行粘贴固定制作纤维电极4；导线6为单芯单股铜导线，通过导电银胶固定在固定模具2上制作导线电极6。具体固定方式如图3所示，将导线6穿过固定模具2上的小孔7，并在固定模具2的非开口侧边缘缠绕至原导线6上并绞合3~4圈，使其牢牢固定在固定模具2非开口侧的上下端，接着在固定模具2导电面的导线6上涂抹导电银胶进行固定。单纤维强力仪夹持固定模具2的上下两端，并连接至计算机控制采集系统采集试验过程中的试验力数据，电阻仪通过导线6连接导线电极5采集纤维单丝1的电阻值数据，摄像头（也就是工业相机）采集的是固定模具2背面的随机散斑照片，图像采集控制设备通过非接触测量算法对不同时刻的形变照片进行比对就能计算出纤维单丝试样1的变形情况。
采用以上纤维单丝力阻响应在线测量装置的测试方法，包括以下实验步骤：
S1，将未裁剪的纸卡放入打印机，在其一面打印如图4所示的计算机程序生成的随机散斑图案；
S2，在打印完成的纸卡的另一面喷涂导电喷漆，等待片刻风干，注意喷涂的过程中保证导电漆完整均匀的覆盖纸卡的一面，然后将纸卡裁剪成指定尺寸的C字形（40mm*15mm的矩形、开口尺寸20mm*10mm），完成固定模具2的制备；
S3，使用黑笔在制备完成的固定模具2导电面开口侧的上下端绘制十字型对中虚线3（中心点距边缘位置均为5mm），确保俩中心点连线与固定模具边缘平行，中心点的距离为30mm；
S4，使用大头针在固定模具2非开口侧距边缘5mm、距上下边缘5mm处各开一个约0.5mm直径的小孔7；
S5，将两根导线6剥离20mm左右的绝缘层后分别穿过上下两个小孔7，弯折至非开口侧边缘，在原导线6上缠绕绞合3~4圈，确保导线6牢牢固定在固定模具2非开口侧的上下两端，且引出的导线6移动时不影响位于固定模具2表面的导线6；
S6，接着在固定模具2导电面的上下两个小孔7处涂抹导电银胶并静等其固化完成导线电极5的制备，试验所用导电银胶的型号为8813X快干型导电银胶；
S7，纤维单丝1为碳化硅纤维单丝，截取标准长度30mm，将其上下两端分别放置在十字型对中虚线3的中心点处，注意保证上下端的对中性，用导电银胶涂抹纤维单丝1的上下两端完成纤维电极4的制备；
S8，在单纤维强力仪的上下夹头的夹持面处粘贴绝缘胶布，保证单纤维强力仪自身的电阻不影响后续的电阻测量；
S9，将粘贴有纤维单丝1的固定模具2装夹至单纤维强力仪的上下夹头，装夹时参照十字型对中虚线3中心两点连接的水平线，避开纤维电极4和导线电极5的位置；并将导线6连接至电阻仪，试验所用单纤维强力仪的型号为YG004型，电阻仪的型号为KeithleyDAQ6510；
S10，打开摄像头与图像采集控制设备，调整拍摄距离至1.5m，焦距调至50mm，将观测视野调整至固定模具2的背面，得到良好的随机散斑清晰图像，实验中摄像头采用AVTStingray F-201B黑白工业相机，镜头采用Computar 50mm定焦工业相机镜头，图像采集控制设备包括计算机以及图像采集软件；
S11，沿图2所示的固定模具裁剪线8剪开固定模具2，同时启动单纤维强力仪和电阻仪，单纤维强力仪的下夹头下降，开始对纤维单丝1进行拉伸，固定模具2上半部分随机散斑图像不动，固定模具2下半部分随机散斑图像随着下夹头的向下移动而向下移动，计算机控制采集系统记录试验力与位移数据，同时电阻仪采集纤维单丝1的电阻数据，实现纤维单丝力阻响应的在线测量。
S12，试验结束后碳化硅纤维单丝试验力、电阻变化率随应变变化的曲线如图5所示。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，包括纤维单丝(1)、固定模具(2)、电阻仪、单纤维强力仪、摄像头、图像采集控制设备和计算机控制采集系统，其特征在于，所述的固定模具(2)本身绝缘，并绘制有固定模具裁剪线(8)，固定模具(2)一面绘制有随机散斑图像，另一面喷涂有导电喷漆，所述的纤维单丝(1)为导电纤维，纤维单丝(1)两端分别固定在固定模具(2)导电喷漆面的上下端，所固定的接触点为纤维电极(4)，所述的固定模具(2)导电喷漆面的上下两端还分别设置一个导线电极(5)，所述的纤维电极(4)与导线电极(5)通过喷漆面进行导电连接，所述的导线电极(5)通过导线(6)连接电阻仪，所述的单纤维强力仪固定夹持固定模具(2)的上下两端，沿固定模具裁剪线(8)剪开固定模具(2)，使其上下两端分离，上下两端各包含一个纤维电极(4)和导线电极(5)，所述的摄像头用于拍摄固定模具(2)表面的随机散斑图像，并将采集到的图像发送至计算机控制采集系统。
2.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的固定模具(2)为C字形薄片纸卡，所述的随机散斑图像为计算机程序生成并打印在固定模具(2)的一面，所述的导电喷漆通过喷涂的方式完整均匀的喷涂在固定模具(2)的另一面，所述的固定模具裁剪线(8)绘制于固定模具(2)的中部。
3.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的固定模具(2)两端分别绘制有十字型对中虚线(3)，所述的纤维单丝(1)两端分别使用导电银胶固定粘贴在固定模具(2)导电喷漆面的十字型对中虚线(3)的中心点，形成纤维电极(4)。
4.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的导线电极(5)为在固定模具(2)上下两端开设两个小孔(7)，所述的导线(6)采用穿孔缠绕的方式固定在小孔(7)处，使用导电银胶涂抹在固定模具(2)导电喷漆面的小孔(7)及导线(6)处，对导线(6)与固定模具(2)接触位置进行加固。
5.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的导线(6)为单芯单股铜导线。
6.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的单纤维强力仪通过上下夹具分别夹持固定模具(2)的上下两端，所述的夹具与固定模具(2)接触面表面为绝缘面。
7.根据权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置，其特征在于，所述的计算机控制采集系统可以控制单纤维强力仪，对裁剪开的固定模具(2)进行拉伸，并能够获取试验力数据，所述的电阻仪通过连接导线(6)与固定模具(2)中的导线电极(5)相连接，不断采集纤维单丝(1)的电阻数据。
8.基于如权利要求1所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将纸卡放入打印机，在其一面打印计算机程序生成的随机散斑图案；
S2：在打印完成的纸卡的另一面喷涂导电喷漆，等待片刻风干，喷涂过程中保证导电漆完整均匀的覆盖纸卡的另一面，然后将纸卡裁剪成规定的C字形，完成固定模具(2)的制备；
S3:使用黑笔在制备完成的固定模具(2)喷涂导电喷漆面开口侧的上下端绘制十字型对中虚线(3)，确保十字型对中虚线(3)中心点连线与固定模具(2)边缘平行，所述的中心点的距离为纤维单丝(1)的长度，在固定模具(2)对称折叠处绘制固定模具裁剪线(8)；
S4:使用大头针在固定模具(2)非开口侧各开一个小孔(7)；
S5:将两根导线(6)端部剥离绝缘层后分别穿过步骤S4所述的两个小孔(7)，在固定模具(2)非开口侧边缘缠绕至原导线上并绞合3~4圈，确保导线(6)牢牢固定在固定模具(2)非开口侧的上下两端，且引出的导线(6)移动时不影响位于固定模具(2)表面处的导线(6)，接着在固定模具(2)喷涂导电喷漆面的导线(6)上涂抹导电银胶并静等其固化，即完成导线电极(5)的制备；
S6:将纤维单丝(1)从一束纤维束中分离出来，截取标准长度后的两端分别放置于步骤S2所述的十字型对中虚线(3)的中心点，在纤维单丝(1)两端涂抹导电银胶并静等其固化，即完成纤维电极(4)的制备；
S7:将粘贴有纤维单丝(1)的固定模具(2)装夹至单纤维强力仪的上下夹具上，装夹时避开纤维电极(4)以及导线电极(5)的位置；并将导线电极(5)处的导线(6)连接至电阻仪；
S8:采用摄像头拍摄固定模具(2)上的随机散斑图案，调整摄像头的拍摄距离和焦距，使得试样散斑皆在视野内并且清晰成像，设置拍摄间隔；
S9:沿步骤S3中固定模具裁剪线(8)剪开固定模具(2)，使其上下端分离，同时启动单纤维强力仪、图像采集控制设备和电阻仪，单纤维强力仪的下夹头下降，开始对纤维单丝(1)进行拉伸，记录试验力数据，图像采集控制设备记录固定模具(2)随机散斑图案面的图像，同时电阻仪采集纤维单丝(1)的电阻数据，实现纤维单丝(1)力阻响应的在线测量。
9.根据权利要求8所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置的测试方法，其特征在于，步骤S7中，所述的单纤维强力仪的上下夹具的夹持面均预先粘贴有绝缘胶布，实现绝缘处理。
10.根据权利要求8所述的一种纤维单丝力阻响应在线测试装置的测试方法，其特征在于，步骤S8中，所述的摄像头的拍摄距离为1.5m，焦距为50mm，拍摄间隔为0.2s/张。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210083134.9A CN114486525B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210083134.9A CN114486525B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114486525A true CN114486525A (zh) | 2022-05-13 |
| CN114486525B CN114486525B (zh) | 2024-05-17 |
Family
ID=81475223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210083134.9A Active CN114486525B (zh) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | 一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114486525B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203011750U (zh) * | 2012-11-27 | 2013-06-19 | 武汉科技大学 | 测试微米级非金属复合材料力-电特性的单丝拔出试件 |
| CN103954836A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-30 | 北京化工大学 | 一种碳纤维单丝体积电阻率测试方法及其使用的测试支架 |
| CN106323748A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-11 | 北京航空航天大学 | 一种用于碳纤维复丝应变测量和力学性能表征的非接触视频测量系统 |
| CN106770677A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法 |
| CN109883853A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-06-14 | 南京航空航天大学 | 高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置及方法 |
| RU2750491C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ создания тестовых образцов для проведения исследований прочности в системе моноволокно - полимерная матрица (Drop - Sting test) и устройство для создания тестовых образцов |
-
2022
- 2022-01-25 CN CN202210083134.9A patent/CN114486525B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN203011750U (zh) * | 2012-11-27 | 2013-06-19 | 武汉科技大学 | 测试微米级非金属复合材料力-电特性的单丝拔出试件 |
| CN103954836A (zh) * | 2014-04-23 | 2014-07-30 | 北京化工大学 | 一种碳纤维单丝体积电阻率测试方法及其使用的测试支架 |
| CN106323748A (zh) * | 2016-08-29 | 2017-01-11 | 北京航空航天大学 | 一种用于碳纤维复丝应变测量和力学性能表征的非接触视频测量系统 |
| CN106770677A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 南京航空航天大学 | 非接触应变场与声发射联合一体式测量系统及方法 |
| CN109883853A (zh) * | 2019-01-02 | 2019-06-14 | 南京航空航天大学 | 高通量测试纤维与树脂微观界面性能热力耦合装置及方法 |
| RU2750491C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-06-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ создания тестовых образцов для проведения исследований прочности в системе моноволокно - полимерная матрица (Drop - Sting test) и устройство для создания тестовых образцов |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHUYANG XIE等: ""Evolution of mechanical-acoustic-electrical properties on SiC filament underlaying an oxidation treatment"", 《CERAMICS INTERNATIONAL》, 2 May 2023 (2023-05-02) * |
| 方玺;朱四荣;李卓球;: "碳纤维单丝偏轴拉伸力阻效应实验与理论分析", 功能材料, no. 08, 20 August 2011 (2011-08-20) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114486525B (zh) | 2024-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101832796B (zh) | 非金属性集成传感器互连设备、制造方法以及相关应用 | |
| CN112229846A (zh) | 一种极片卷绕覆盖检测方法及设备 | |
| CN114486525A (zh) | 一种纤维单丝力阻响应在线测试装置及测试方法 | |
| WO2010032905A1 (ko) | 나노구조물이 코팅된 미세 접촉 프로브 및 그 제조방법 | |
| CN110783038A (zh) | 电缆智能制造系统 | |
| CN110806178B (zh) | 电缆智能检测方法 | |
| CN210071560U (zh) | 一种电缆印字的耐擦拭程度检验装置 | |
| JP3608414B2 (ja) | 端子付電線の自動評価装置 | |
| CN109632897A (zh) | 一种导电纤维丝束的损伤检测方法 | |
| CN101548171B (zh) | 整合测量湿度、长度、强度的测量装置 | |
| JP2664590B2 (ja) | 電源コードと電気接続端子の接続強度の判定方法，及び判定装置 | |
| JP4265027B2 (ja) | テープ電線の検査方法及び製造方法とその装置 | |
| CN116338312A (zh) | 一种纤维束横向电阻率的测量装置及测量方法 | |
| CN207717637U (zh) | 绞麻花线视觉监控系统 | |
| CN217304849U (zh) | 盲孔结合力测试治具 | |
| CN108710066A (zh) | 一种界面放电检测装置及其方法 | |
| CN220095449U (zh) | 一种具有铝箔断裂检测功能的汽车铝箔护套电线注塑系统 | |
| CN208955089U (zh) | 一种电芯模组负极片结构 | |
| JPH0565111B2 (zh) | ||
| CN210575842U (zh) | 极耳检测设备及极耳处理系统 | |
| CN211603010U (zh) | 一种电压引线的弹簧触点压接装置 | |
| CN220160604U (zh) | 电线自动检测与分拣系统 | |
| CN211626536U (zh) | 一种极耳胶缺失检测设备 | |
| CN111678862B (zh) | 一种定子及其槽位清漆附着效果的检测方法 | |
| CN112881284B (zh) | 一种锂离子电池极片剥离力测试方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |