CN211292529U - 一种复合材料层合板层间结合强度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种复合材料层合板层间结合强度测量装置，包括箱体、框架、横梁、升降系统、板材拉伸夹具、试件夹具，箱体上方固定连接门式框架，框架上设有滑移升降的横梁，横梁由升降系统驱动，横梁上设有板材拉伸夹具，箱体的上平台上固定连接试件夹具。测量装置，操作简单方便、成本低廉。测量装置，操作简单方便、成本低廉、便于维修和二次开发，适用于实际的复合材料层合板层间结合强度测量。本实用新型测量装置，内置算法，可以自行处理和计算所测数据得到层间结合强度，显示器直接读取数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料性能测试领域，特别涉及一种复合材料层合板层间结合强度测量装置。
背景技术
材料科学、能源技术和信息科学被称为现代科学技术的三大支柱，而材料科学中新兴的复合材料技术，因其能够弥补目前已知的各种单一材料的不足并且能够综合各组分材料的优势，而受到了科研人员与工程技术人员的广泛关注。
复合材料层合板属于复合材料结构形式分类中的层状复合材料。近年来，随着复合材料的发展，复合材料层合板逐渐被应用于航空、机械、建筑等各个领域。由于应用范围的不断扩展，人们对于复合材料层合板的基本性能参数提出了“具体化”“优质化”的诉求，其中较为典型的基本参数包括层间结合强度、抗拉压性能、隔振性能、阻燃性能等。为了满足人们的这一诉求，提高复合材料层合板的工程应用价值，加快复合材料层合板的工程应用进度，广大科研人员在复合材料层合板的基本参数这一方向上进行了一系列的探索和研究。专利号为CN201810681188.9的实用新型专利提出了一种基于压电换能器的分层损伤监测方法，但是只能在实际应用过程中进行分层损伤监测，无法用于复合材料层合板层间结合强度的测量；专利号为CN201810871153.1的实用新型专利提供了一种防噪音隔层复合材料层合板，起到了一定的吸振降噪的作用，却未对层间结合强度这一基本性能参数进行探究；专利号为CN201810543442.9的实用新型专利提出了一种基于理论计算的复合材料层合板终层失效分析方法，但是没有提出实际的测量方法。
综上，在复合材料层合板的基本性能参数方面，目前缺少权威的层间结合强度的测量设备以及测量方法，这在一定程度上制约了复合材料层合板在工程中的发展和应用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种复合材料层合板层间结合强度测量装置，直观反映复合材料层合板层间结合强度，测量方法简便。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
一种复合材料层合板层间结合强度测量装置，包括箱体、框架、横梁、升降系统、板材拉伸夹具、试件夹具，箱体上方固定连接门式框架，框架上设有滑移升降的横梁，横梁由升降系统驱动，横梁上设有板材拉伸夹具，箱体的上平台上固定连接试件夹具。
所述的升降系统包括编码器电机、丝杠，丝杠对称设置在框架两侧的立柱内侧，两丝杠分别由编码器电机驱动。
所述的板材拉伸夹具包括定位手轮、力传感器与楔形钳口夹具，定位手轮上端与横梁连接，下端通过螺纹与力传感器连接，楔形钳口夹具上方通过螺纹与力传感器旋合。
所述的试件夹具包括定位齿板、夹紧块、旋柄螺栓，定位齿板上对称设有夹紧块，夹紧块两侧通过滑槽与定位齿板滑动连接，夹紧块包括上夹块和下夹块，上夹块和下夹块之间通过旋柄螺栓连接。
层间结合强度测量装置还包括测量控制系统，测量控制系统包括单片机、电机驱动模块、力传感器、显示器、控制面板；
电机驱动模块用于驱动编码器电机；
力传感器用于实时测量垂直方向剥离力传送至单片机，
控制面板用于试件面积的输入以及测量数据的读取选择；
显示器用于剥离过程中力-时间曲线的读取，以及测量数据显示。
单片机对反馈回来的测量数据进行分析计算，得出层间结合强度数据。
与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)测量装置，操作简单方便、成本低廉、便于维修和二次开发，适用于实际的复合材料层合板层间结合强度测量。
(2)测量装置，内置算法，可以自行处理和计算所测数据得到层间结合强度，显示器直接读取数据，更加人性化、智能化。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图1。
图2为本实用新型的结构示意图2。
图3为本实用新型控制原理框图.
图4为本实用新型所述编码器电机电路示意图；
图5为本实用新型力传感器电路示意图。
图中：箱体1、框架2、横梁3、板材拉伸夹具4、试件夹具5、编码器电机6、丝杠7、定位齿板8、夹紧块9、旋柄螺栓10、定位手轮11、力传感器12、楔形钳口夹具13、上夹块91、下夹块92。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步说明：
如图1-图5，层间结合强度测量装置，包括箱体1、框架2、横梁3、升降系统、板材拉伸夹具4、试件夹具5，箱体1上方固定连接门式框架2，框架2上设有滑移升降的横梁3，横梁3由升降系统驱动，横梁3的底部设有燕尾槽连接板材拉伸夹具4，箱体1的上平台上固定连接试件夹具5。
升降系统包括编码器电机6(型号130HSE50N，电机驱动ZDM-2HA860)、丝杠7，丝杠7对称设置在框架2两侧的立柱内侧，两丝杠7分别由编码器电机6驱动。
板材拉伸夹具4包括定位手轮11、力传感器12与楔形钳口夹具13(济南力东试验设备有限公司，WDW-100电子万能试验机楔形夹具)，其中，定位手轮11上端通过燕尾槽与横梁3连接，下端通过螺纹与力传感器12连接，楔形钳口夹具13上方通过螺纹与力传感器12旋合，当测试夹具位置确定后可以旋转定位手轮11以固定楔形钳口夹具的位置。
试件夹具5包括定位齿板8、夹紧块9、旋柄螺栓10，定位齿板8上对称设有夹紧块9，夹紧块9两侧通过滑槽与定位齿板8滑动连接，夹紧块9包括上夹块91和下夹块92，上夹块91和下夹块92之间通过旋柄螺栓10连接。
箱体1采用45号钢材制作，采用厚度约为2mm的板材进行加工,以便降低设备重心，增加整体结构的稳定性。箱体前侧表面为45°的可拆卸斜板，其上设有显示器和控制面板。
框架2与横梁3采用铝型材制作。横梁3的两端与框架2的立柱采用包围式连接，以增大结构刚度，避免由于横梁3弹性变形引起的测量误差。
层间结合强度测量装置还包括测量控制系统，测量控制系统包括单片机(型号STM32F103C8T6)、电机驱动模块、力传感器、显示器、控制面板；
电机驱动模块用于驱动编码器电机；
力传感器(型号为DYLF-102)设置在横梁和板材拉伸夹具之间，用于实时测量垂直方向剥离力传送至单片机；
控制面板用于试件面积的输入以及测量数据的读取选择；
显示器用于剥离过程中力-时间曲线的读取，以及测量数据显示。
单片机对反馈回来的测量数据进行分析计算，得出层间结合强度；
一种复合材料层合板层间结合强度测量方法，利用层间结合强度测量装置，垂直抓取撕裂复合材料层合板，测量90°剥离的层间结合强度，具体步骤包括：
1)通过控制面板输入试件面积；
2)将试件水平固定在层间结合强度测量装置的试件夹具5上；
3)调节升降系统高度，利用楔形钳口夹具13夹取复合材料层合板需要撕裂的覆层材料，匀速提升楔形钳口夹具13对试件进行撕裂；
4)测量控制系统在剥离过程中实时测量垂直方向剥离力F1；将测得F1的数值取加权平均数F0，复合材料层合板的层间结合强度为：
P1-复合材料层合板的层间结合强度，Pa；
F0-垂直方向剥离力加权平均数，N；
S-试件的面积，m2。
覆层材料脱离后，测量得出层间结合强度数据显示在显示器上。
上面所述仅是本实用新型的基本原理，并非对本实用新型作任何限制，凡是依据本实用新型对其进行等同变化和修饰，均在本专利技术保护方案的范畴之内。
Claims (5)
1.一种复合材料层合板层间结合强度测量装置，其特征在于，包括箱体、框架、横梁、升降系统、板材拉伸夹具、试件夹具，箱体上方固定连接门式框架，框架上设有滑移升降的横梁，横梁由升降系统驱动，横梁上设有板材拉伸夹具，箱体的上平台上固定连接试件夹具。
2.根据权利要求1所述的层间结合强度测量装置，其特征在于，所述的升降系统包括编码器电机、丝杠，丝杠对称设置在框架两侧的立柱内侧，两丝杠分别由编码器电机驱动。
3.根据权利要求1所述的层间结合强度测量装置，其特征在于，所述的板材拉伸夹具包括定位手轮、力传感器与楔形钳口夹具，定位手轮上端与横梁连接，下端通过螺纹与力传感器连接，楔形钳口夹具上方通过螺纹与力传感器旋合。
4.根据权利要求1所述的层间结合强度测量装置，其特征在于，所述的试件夹具包括定位齿板、夹紧块、旋柄螺栓，定位齿板上对称设有夹紧块，夹紧块两侧通过滑槽与定位齿板滑动连接，夹紧块包括上夹块和下夹块，上夹块和下夹块之间通过旋柄螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的层间结合强度测量装置，其特征在于，还包括测量控制系统，测量控制系统包括单片机、电机驱动模块、力传感器、显示器、控制面板；
电机驱动模块用于驱动编码器电机；
力传感器用于实时测量垂直方向剥离力传送至单片机；
控制面板用于试件面积的输入以及测量数据的读取选择；
显示器用于剥离过程中力-时间曲线的读取，以及测量数据显示；
单片机对反馈回来的测量数据进行分析计算，得出层间结合强度数据。
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| CN113340805A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-09-03 | 江苏华美特金属科技有限公司 | 一种不锈钢面硅酸铝复合板组合拼装结构 |
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