一種紗線彎曲剛度的測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測(cè)量紗線彎曲剛度的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 織物增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料成型工藝中，織物增強(qiáng)體的預(yù)成型精度對(duì)最終復(fù)合材料 的力學(xué)性能影響顯著，而織物增強(qiáng)體中紗線的彎曲剛度是影響織物增強(qiáng)體成型能力的主要 因素之一。因此，掌握紗線的彎曲剛度，對(duì)織物增強(qiáng)體的預(yù)成型設(shè)計(jì)及成型精度具有重要的 工程意義。
[0003] 現(xiàn)有測(cè)量紗線彎曲剛度的測(cè)試方法主要有等截面懸臂梁法和卡爾列恩法，但因模 型和實(shí)際彎曲存在差距，試驗(yàn)操作困難，或誤差較大，而難以實(shí)施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述方法的缺點(diǎn)，本發(fā)明在金屬梁三點(diǎn)彎實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，提供了一種紗 線彎曲剛度的測(cè)量裝置及方法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種紗線彎曲剛度的測(cè)量裝置，包括質(zhì)量塊、紗線夾具、定滑輪、紗線、壓頭、支架、 底座、單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)、電腦控制器和CCD相機(jī)，其中：
[0007] 所述單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的底座上固定有底座；
[0008] 所述底座上的左右兩端分別固定有支架；
[0009] 所述支架的上端安裝有定滑輪，紗線夾具固定在支架上；
[0010] 所述紗線穿過(guò)紗線夾具和定滑輪；
[0011] 所述質(zhì)量塊與紗線的一端連接；
[0012] 所述壓頭和單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)上梁連接；
[0013] 所述電腦控制器與單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)和CCD相機(jī)連接。
[0014] 一種利用上述裝置測(cè)量紗線彎曲剛度的方法，包括如下步驟：
[0015] (1)在單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)底座上安裝底座；
[0016] (2)將紗線夾具固定在支架上；
[0017] (3)紗線穿過(guò)紗線夾具和定滑輪，通過(guò)位于底座左端的紗線夾具固定紗線左端；
[0018] (4)紗線右端連接一定質(zhì)量的質(zhì)量塊，通過(guò)位于底座右端的紗線夾具固定紗線右 端；
[0019] (5)開(kāi)動(dòng)單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)，調(diào)整單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)參數(shù)，下降速度為2~lOmm/min; [0020] (6)調(diào)整壓頭的高度至接觸紗線的跨中部位；
[0021] (7)設(shè)置C⑶相機(jī)，拍攝時(shí)間間隔設(shè)置為20~30秒；
[0022] (8)單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載，同時(shí)CCD相機(jī)開(kāi)始拍攝紗線彎曲形態(tài)；
[0023] (9)停止加載，對(duì)CCD相機(jī)拍攝照片進(jìn)行分析，獲取紗線在不同彎曲角時(shí)的彎曲形 態(tài)，從而確定紗線的彎曲剛度，公式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紗線彎曲剛度的測(cè)量裝置，其特征在于所述測(cè)量裝置由質(zhì)量塊、紗線夾具、定滑 輪、紗線、壓頭、支架、底座、單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)、電腦控制器和CCD相機(jī)構(gòu)成，其中： 所述單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的底座上固定有底座； 所述底座上的左右兩端分別固定有支架； 所述支架的上端安裝有定滑輪，紗線夾具固定在支架上； 所述紗線穿過(guò)紗線夾具和定滑輪； 所述質(zhì)量塊與紗線的一端連接； 所述壓頭和單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)上梁連接； 所述電腦控制器與單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)和CCD相機(jī)連接。
2. -種利用權(quán)利要求1所述裝置測(cè)量紗線彎曲剛度的方法，其特征在于所述方法步驟 如下： (1) 在單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)底座上安裝底座； (2) 將紗線夾具固定在支架上； (3) 紗線穿過(guò)紗線夾具和定滑輪，通過(guò)位于底座左端的紗線夾具固定紗線左端； (4) 紗線右端連接一定質(zhì)量的質(zhì)量塊，通過(guò)位于底座右端的紗線夾具固定紗線右端； (5) 開(kāi)動(dòng)單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)，調(diào)整單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)參數(shù)； (6) 調(diào)整壓頭的高度至接觸紗線的跨中部位； (7) 設(shè)置CCD相機(jī)； (8) 單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行加載，同時(shí)CCD相機(jī)開(kāi)始拍攝紗線彎曲形態(tài)； (9) 停止加載，對(duì)CCD相機(jī)拍攝照片進(jìn)行分析，獲取紗線在不同彎曲角時(shí)的彎曲形態(tài)， 從而確定紗線的彎曲剛度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量紗線彎曲剛度的方法，其特征在于所述單軸拉伸試驗(yàn)機(jī) 的下降速度為2~10mm/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量紗線彎曲剛度的方法，其特征在于所述CCD相機(jī)的拍攝 時(shí)間間隔設(shè)置為20~30秒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量紗線彎曲剛度的方法，其特征在于所述確定紗線彎曲剛 度的隱式公式如下：
其中：h為跨中撓度，Θ為紗線端部彎曲角，1為紗線跨距；X為紗線中的一個(gè)質(zhì)量微元 的橫坐標(biāo)，y為該質(zhì)量微元的縱坐標(biāo)，截面彎矩為仏^，T為跨中平衡力，Ttl為預(yù)拉伸力，T1 和T2為跨中平衡力T在Y方向和X方向的分力，f(TQ，Θ)為彎曲剛度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種紗線彎曲剛度的測(cè)量裝置及方法，所述測(cè)量裝置由質(zhì)量塊、紗線夾具、定滑輪、紗線、壓頭、支架、底座、單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)、電腦控制器和CCD相機(jī)構(gòu)成，其中：所述單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)的底座上固定有底座；所述底座上的左右兩端分別固定有支架；所述支架的上端安裝有定滑輪，紗線夾具固定在支架上；所述紗線穿過(guò)紗線夾具和定滑輪；所述質(zhì)量塊與紗線的一端連接；所述壓頭和單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)上梁連接；所述電腦控制器與單軸拉伸試驗(yàn)機(jī)和CCD相機(jī)連接。本發(fā)明提供的紗線彎曲性能表征方法簡(jiǎn)單，突破了各向同性的假設(shè)；能夠很好地表征紗線彎曲性能的非線性特性。
【IPC分類(lèi)】G01N3-20
【公開(kāi)號(hào)】CN104655498
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510121092
【發(fā)明人】林國(guó)昌, 袁學(xué)波, 譚惠豐
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年3月19日