CN116256248B - 一种碳纤维复合材料力学性能测试装置 - Google Patents

一种碳纤维复合材料力学性能测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，涉及碳纤维复合材料检测技术领域，包括用于带动碳纤维材料板移动的剪切组件，剪切组件上设置有对碳纤维材料板进行剪切的切割刀头，剪切组件侧边设置有驱动切割刀头对碳纤维材料板进行剪切的控制组件，当碳纤维材料板移动到需要切割的距离时驱动控制组件，控制组件进而驱动剪切组件对碳纤维材料板进行剪切，控制组件下端设置有对碳纤维材料板的力学性能进行检测的检测装置，本发明能够对碳纤维材料板进行剪切的同时能够调整剪切的尺寸，且通过碳纤维材料板的移动对控制组件进行驱动，提高了对碳纤维材料板试样的剪切精度。

Description

一种碳纤维复合材料力学性能测试装置
技术领域
本发明涉及碳纤维复合材料检测技术领域，特别涉及一种碳纤维复合材料力学性能测试装置。
背景技术
碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）是一种高性能的复合材料，由碳纤维（Carbon Fiber）作为增强材料，与树脂基体（如环氧树脂、聚酰亚胺树脂等）共混而成，对碳纤维复合材料进行力学性能测试能够帮助研究人员和工程师了解碳纤维复合材料的基本性能，例如抗拉强度、抗压强度、弯曲强度、弹性模量和泊松比等。这些性能参数对于评估材料的可靠性和适用性至关重要。
公告号为CN115326549B的中国发明专利公开了一种用于碳纤维复合材料性能测试的试验机，包括机架，所述机架设有升降横杆，所述升降横杆与机架分别设有夹持头，所述机架上侧设有侧推剪切装置，此装置能够多方位的验证碳纤维复合材料拉伸、剪切、扭曲、局部顶进等试验参数，但此装置无法对碳纤维材料试样进行剪切，同时在对碳纤维复合材料进行力学性能测试时，试样会发生破坏、变形以及需要更换不同尺寸的试样进行测验的情况，此装置无法快速有效的对碳纤维复合材料试样进行更换。
发明内容
鉴于上述技术中存在的问题，本发明提出一种碳纤维复合材料力学性能测试装置。
本发明针对上述技术问题，采用的技术方案为：一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，包括剪切组件与检测组件，所述的剪切组件包括进料板、底座与传送带，所述的进料板上设置有进料轮一与进料轮二，所述的进料轮一与进料轮二带动碳纤维材料板移动，所述的底座上滑动设置有切割刀头，所述的切割刀头对碳纤维材料板进行剪切，所述的剪切组件侧边设置有控制组件，所述的控制组件包括支架，所述的支架上设置有安装支架与调节机构，所述的安装支架上滑动设置有推动块，所述的控制组件还包括固定座，所述的固定座上设置有垫压板，所述的调节机构带动垫压板同时与切割刀头和推动块贴合，推动块通过垫压板带动切割刀头对碳纤维材料板进行剪切，所述的传送带带动剪切下的碳纤维材料板进入检测组件。
进一步的，所述的剪切组件还包括安装在进料板上的升降块和电机一，所述电机一的输出轴与进料轮一连接，所述进料轮二转动安装在升降块上，所述的升降块与进料板之间设置有进料轮二。
进一步的，所述的安装支架上还设置有电机二，电机二的输出轴上设置有凸轮，所述的凸轮间歇与推动块贴合，所述的推动块与安装支架之间设置有弹簧四。
进一步的，所述的固定座内部与垫压板之间设置有扭簧，所述的垫压板外部与固定座之间设置有弹簧三。
进一步的，所述的调节机构包括滑动安装在支架上的推动杆，所述的推动杆上设置有多组安装孔，所述的支架上设置有限位块，所述的限位块上转动设置有转动杆，所述的碳纤维材料板间歇推动转动杆，所述转动杆远离限位块的一端安装在推动杆的安装孔内，所述的推动杆间歇推动垫压板转动。
进一步的，所述限位块在支架上的位置和转动杆在推动杆上的位置改变时，改变碳纤维材料板推动转动杆的位置，实现对碳纤维材料板剪切长度的调节。
进一步的，所述的检测组件包括滑动支架，所述的滑动支架上滑动设置有移动板，所述的移动板上滑动设置有弯曲柱，弯曲柱对碳纤维材料板进行弯曲，所述的传送带将剪切后的碳纤维材料板放置在移动板上，所述的移动板两侧均设置有一组夹持机构，所述的夹持机构对碳纤维材料板进行夹持。
进一步的，所述的夹持机构包括滑动安装在移动板上的支撑座，所述的支撑座上滑动设置有升降板，所述的升降板上滑动设置有滑动块，所述的滑动块与升降板之间设置有弹簧五，所述的滑动块上转动设置有下夹持板，所述的下夹持板上滑动设置有上夹持板，所述的下夹持板与上夹持板对碳纤维材料板进行夹持。
进一步的，所述的下夹持板内设置有电磁铁块，下夹持板通过电磁铁块对上夹持板进行吸附，实现对碳纤维材料板的夹持。
本发明与现有技术相比的有益效果为：（1）本发明通过设置的剪切组件自动带动碳纤维材料板移动，且能够适用于不同厚度的碳纤维材料板，提高了本发明的适用性；（2）本发明设置的控制组件根据碳纤维材料板伸出的长度进行工作，当碳纤维材料板的长度达到需求长度时直接驱动剪切组件对碳纤维材料板进行剪切，提高了剪切效率与精准度，实现了对不同尺寸碳纤维材料板试样的剪切更换；（3）本发明设置的检测组件对碳纤维材料板的弯曲强度进行检测，能够在保证碳纤维材料板不脱落的情况下对碳纤维材料板进行检测。
附图说明
图1为本发明整体结构正视图。
图2为本发明整体结构示意图。
图3为本发明剪切组件结构示意图。
图4为本发明剪切组件局部结构示意图。
图5为本发明剪切组件结构剖视图。
图6为本发明控制组件结构示意图。
图7为本发明控制组件局部结构示意图。
图8为图7中A处结构放大示意图。
图9为本发明垫压板与固定座安装位置示意图。
图10为本发明检测组件结构示意图。
图11为本发明支撑座与升降板安装位置示意图。
图12为本发明检测组件结构剖视图。
图13为本发明上夹持板与弯曲柱安装位置示意图。
图14为图13中B处结构放大示意图。
附图标记：1-剪切组件；2-控制组件；3-检测组件；101-进料板；102-进料轮一；103-进料轮二；104-碳纤维材料板；105-底座；106-传送带；107-切割刀头；108-滑动柱；109-弹簧一；110-电机一；111-升降块；112-弹簧二；201-支架；202-推动杆；203-安装支架；204-限位块；205-转动杆；206-垫压板；207-推动块；208-电机二；209-固定座；210-弹簧三；211-弹簧四；212-凸轮；213-扭簧；301-移动板；302-滑动支架；303-电机三；304-丝杠；305-弯曲柱；306-液压缸；307-支撑座；308-升降板；309-电缸；310-上夹持板；311-下夹持板；312-滑动块；313-弹簧五。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
参考图1至图12所示的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，包括用于带动碳纤维材料板104移动的剪切组件1，剪切组件1侧边设置有驱动切割刀头107对碳纤维材料板104进行剪切的控制组件2，控制组件2下端设置有对碳纤维材料板104的力学性能进行检测的检测组件3。
剪切组件1包括进料板101，进料板101上设置有电机一110，电机一110的输出轴设置有进料轮一102，进料板101上滑动设置有升降块111，升降块111与进料板101之间设置有弹簧二112，升降块111上转动设置有进料轮二103，进料轮二103与进料轮一102带动碳纤维材料板104移动，进料板101侧边设置有底座105，底座105上滑动设置有滑动柱108，滑动柱108上设置有切割刀头107，滑动柱108与底座105之间设置有弹簧一109，碳纤维材料板104从切割刀头107与底座105之间穿过，切割刀头107移动时对碳纤维材料板104进行剪切，底座105侧边设置有传送带106，传送带106带动剪切后的碳纤维材料板104移动，启动电机一110，电机一110带动进料轮一102转动，进料轮一102和进料轮二103带动碳纤维材料板104移动，当插入不同厚度的碳纤维材料板104时，碳纤维材料板104挤压进料轮二103，进料轮二103带动升降块111在进料板101上滑动，同时升降块111对弹簧二112进行挤压。
控制组件2包括支架201和固定座209，支架201上设置有安装支架203，安装支架203上设置有电机二208，电机二208的输出轴上设置有凸轮212，安装支架203内滑动设置有推动块207，凸轮212与推动块207贴合，推动块207与安装支架203之间设置有弹簧四211，支架201上滑动设置有推动杆202，推动杆202上设置有多组安装孔，支架201上设置有限位块204，限位块204上转动设置有转动杆205，转动杆205远离限位块204的一端与推动杆202上的安装孔转动连接，转动杆205与安装孔连接的安装柱直径小于推动杆202上安装孔的直径，碳纤维材料板104间歇推动转动杆205，固定座209上设置有垫压板206，垫压板206与固定座209外部设置有弹簧三210，固定座209与垫压板206内部设置有扭簧213，垫压板206在固定座209上转动与滑动，推动杆202间歇推动垫压板206在固定座209上转动，垫压板206同时与推动块207和切割刀头107贴合。
检测组件3包括滑动支架302，滑动支架302上设置有电机三303，电机三303的输出轴上设置有丝杠304，滑动支架302上滑动设置有移动板301，移动板301与丝杠304通过螺纹连接，移动板301上设置有液压缸306，液压缸306的活动端设置有弯曲柱305，弯曲柱305对碳纤维材料板104进行弯曲，移动板301两端均设置有一组支撑座307，支撑座307通过直线电机在移动板301上滑动，支撑座307上设置有电缸309，电缸309的活动端设置有升降板308，升降板308与支撑座307滑动连接，升降板308两侧滑动设置有滑动块312，滑动块312与升降板308之间设置有弹簧五313，滑动块312上转动设置有下夹持板311，下夹持板311上滑动设置有上夹持板310，下夹持板311内部设置有电磁铁块，上夹持板310由磁性材料制造，下夹持板311通过电磁铁块对上夹持板310进行吸附，下夹持板311与上夹持板310对碳纤维材料板104进行夹持。
工作原理：工作时将碳纤维材料板104塞进进料轮一102与进料轮二103之间，启动电机一110和电机二208，电机一110带动进料轮一102转动，进料轮一102与进料轮二103带动碳纤维材料板104移动，碳纤维材料板104穿过底座105与切割刀头107之间，电机二208带动凸轮212转动，凸轮212带动推动块207在安装支架203内往复移动。
当碳纤维材料板104与转动杆205接触时，碳纤维材料板104推动转动杆205在限位块204上转动，转动杆205转动时带动推动杆202在支架201上滑动，推动杆202推动垫压板206在固定座209上转动，垫压板206转动时插在推动块207与切割刀头107之间，此时推动块207挤压垫压板206，垫压板206在固定座209上滑动，同时垫压板206挤压切割刀头107，切割刀头107带动滑动柱108在底座105上滑动，切割刀头107对底座105上的碳纤维材料板104进行剪切，剪切下的碳纤维材料板104掉落在传送带106上。
当需要改变剪切碳纤维材料板104的长度时，调整限位块204在支架201上的位置，同时调整转动杆205在推动杆202上安装孔的位置。
当传送带106将碳纤维材料板104放置在移动板301上后，启动电机三303，电机三303带动丝杠304转动，丝杠304带动移动板301在滑动支架302上移动，此时移动板301远离传送带106便于对碳纤维材料板104弯曲强度进行检测，随后启动支撑座307上的直线电机和电缸309，电缸309与支撑座307带动下夹持板311和上夹持板310移动，当碳纤维材料板104位于上夹持板310与下夹持板311之间时，启动下夹持板311内的电磁铁块对上夹持板310进行吸附，此时上夹持板310与下夹持板311将碳纤维材料板104夹紧，随后启动液压缸306，液压缸306带动弯曲柱305移动，弯曲柱305顶起碳纤维材料板104，此时碳纤维材料板104发生弯曲并拉动两组下夹持板311与上夹持板310靠近，碳纤维板材料板104被弯曲时，碳纤维材料板104带动下夹持板311在滑动块312上转动，下夹持板311被碳纤维材料板104带动时，下夹持板311带动滑动块312在升降板308上滑动，滑动块312对弹簧五313进行挤压，两组滑动块312均向弯曲柱305靠近，完成对碳纤维材料板104的弯曲强度检测。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，包括剪切组件（1）与检测组件（3），其特征在于：所述的剪切组件（1）包括进料板（101）、底座（105）与传送带（106），所述的进料板（101）上设置有进料轮一（102）与进料轮二（103），所述的进料轮一（102）与进料轮二（103）带动碳纤维材料板（104）移动，所述的底座（105）上滑动设置有切割刀头（107），所述的切割刀头（107）对碳纤维材料板（104）进行剪切，所述的剪切组件（1）侧边设置有控制组件（2），所述的控制组件（2）包括支架（201），所述的支架（201）上设置有安装支架（203）与调节机构，所述的安装支架（203）上滑动设置有推动块（207），所述的控制组件（2）还包括固定座（209），所述的固定座（209）上设置有垫压板（206），所述的调节机构带动垫压板（206）同时与切割刀头（107）和推动块（207）贴合，推动块（207）通过垫压板（206）带动切割刀头（107）对碳纤维材料板（104）进行剪切，所述的传送带（106）带动剪切下的碳纤维材料板（104）进入检测组件（3）；
所述的检测组件（3）包括滑动支架（302），所述的滑动支架（302）上滑动设置有移动板（301），所述的移动板（301）上滑动设置有弯曲柱（305），弯曲柱（305）对碳纤维材料板（104）进行弯曲，所述的传送带（106）将剪切后的碳纤维材料板（104）放置在移动板（301）上，所述的移动板（301）两侧均设置有一组夹持机构，所述的夹持机构对碳纤维材料板（104）进行夹持；
所述的夹持机构包括滑动安装在移动板（301）上的支撑座（307），所述的支撑座（307）上滑动设置有升降板（308），所述的升降板（308）上滑动设置有滑动块（312），所述的滑动块（312）与升降板（308）之间设置有弹簧五（313），所述的滑动块（312）上转动设置有下夹持板（311），所述的下夹持板（311）上滑动设置有上夹持板（310），所述的下夹持板（311）与上夹持板（310）对碳纤维材料板（104）进行夹持；
所述的下夹持板（311）内设置有电磁铁块，下夹持板（311）通过电磁铁块对上夹持板（310）进行吸附，实现对碳纤维材料板（104）的夹持。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的剪切组件（1）还包括安装在进料板（101）上的升降块（111）和电机一（110），所述电机一（110）的输出轴与进料轮一（102）连接，所述进料轮二（103）转动安装在升降块（111）上，所述的升降块（111）与进料板（101）之间设置有进料轮二（103）。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的安装支架（203）上还设置有电机二（208），电机二（208）的输出轴上设置有凸轮（212），所述的凸轮（212）间歇与推动块（207）贴合，所述的推动块（207）与安装支架（203）之间设置有弹簧四（211）。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的固定座（209）内部与垫压板（206）之间设置有扭簧（213），所述的垫压板（206）外部与固定座（209）之间设置有弹簧三（210）。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，其特征在于：所述的调节机构包括滑动安装在支架（201）上的推动杆（202），所述的推动杆（202）上设置有多组安装孔，所述的支架（201）上设置有限位块（204），所述的限位块（204）上转动设置有转动杆（205），所述的碳纤维材料板（104）间歇推动转动杆（205），所述转动杆（205）远离限位块（204）的一端安装在推动杆（202）的安装孔内，所述的推动杆（202）间歇推动垫压板（206）转动。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维复合材料力学性能测试装置，其特征在于：所述限位块（204）在支架（201）上的位置和转动杆（205）在推动杆（202）上的位置改变时，改变碳纤维材料板（104）推动转动杆（205）的位置，实现对碳纤维材料板（104）剪切长度的调节。
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