本發(fā)明涉及一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，涉及機(jī)械測試。

背景技術(shù)：

1、纖維復(fù)合材料是一種由纖維和基體材料組成的復(fù)合材料，具有高比強(qiáng)度和比模量、良好的耐腐蝕性、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑、體育器材、風(fēng)電葉片、電子設(shè)備等領(lǐng)域，其獨(dú)特的性能使其在這些領(lǐng)域中具有不可替代的優(yōu)勢。在材料性能分析過程中，纖維復(fù)合材料的黏彈性性能是衡量其應(yīng)用潛力和使役壽命的重要參數(shù)。

2、現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置通常只能進(jìn)行單一的黏彈性性能測試，無法快速、簡單、有效地完成黏彈性蠕變實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)之間的轉(zhuǎn)變，需要開發(fā)一種能夠準(zhǔn)確、高效地測試?yán)w維及其復(fù)合材料黏彈性的裝置。

3、故本發(fā)明將纖維復(fù)合材料的蠕變實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)結(jié)合為一體，解決了纖維復(fù)合材料黏彈性蠕變和應(yīng)力松弛測量裝置不兼容等問題。該實(shí)驗(yàn)裝置具有測量精度高、可視化以及操作便捷等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方法，解決了纖維復(fù)合材料黏彈性蠕變和應(yīng)力松弛測量裝置不兼容等問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有定滑輪組，所述定滑輪組上繞設(shè)有牽拉繩，所述牽拉繩位于定滑輪組一側(cè)的牽拉端上連接有平衡模塊，所述牽拉繩位于定滑輪組另一側(cè)的牽拉端上連接有載荷模塊，所述載荷模塊與機(jī)架之間連接有測力模塊，所述測力模塊的旁側(cè)設(shè)置有朝下對準(zhǔn)載荷模塊的測距模塊。

3、優(yōu)選的，所述平衡模塊與載荷模塊均包括用以盛裝砝碼并升降調(diào)節(jié)的砝碼承載框。

4、優(yōu)選的，所述載荷模塊的砝碼承載框上設(shè)置有升降定位組件。

5、優(yōu)選的，所述測力模塊包括柱式的拉壓力傳感器，所述拉壓力傳感器的頂端螺桿固連機(jī)架、底端螺桿與載荷模塊之間連接實(shí)驗(yàn)的試樣條。

6、優(yōu)選的，所述砝碼承載框的兩相對端側(cè)的上方均固定設(shè)置有鉤部，所述鉤部均勾掛在橫桿上，所述橫桿的兩端側(cè)均固定連接有滑塊，所述滑塊均滑動(dòng)配合有滑軌，所述滑軌均豎向固定連接在機(jī)架上。

7、優(yōu)選的，所述升降定位組件包括緊定螺釘，所述緊定螺釘螺接在載荷模塊的滑動(dòng)的側(cè)部，用以緊定在對應(yīng)滑軌上。

8、優(yōu)選的，所述牽拉繩為鋼絲繩，所述鋼絲繩具有兩組，并分別牽拉住砝碼承載框的兩相對外旁側(cè)上的橫桿。

9、優(yōu)選的，所述機(jī)架在載荷模塊的正上方固定連接有連接板，所述拉壓力傳感器的頂端螺桿固連在連接板上、底端螺桿固定連接有滑輪架，所述滑輪架上安裝有用以纏繞試樣條的上滑輪，所述上滑輪的正下方的載荷模塊的橫桿上安裝有下滑輪；所述連接板上還設(shè)置有用以讓位牽拉繩的豎直延伸段的讓位通孔。

10、優(yōu)選的，所述測距模塊的檢測頭朝下對準(zhǔn)載荷模塊上設(shè)置的橫桿。

11、一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，按以下步驟進(jìn)行：

12、（1）蠕變實(shí)驗(yàn)方法：首先將裝置放置于水平試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)置裝置為解鎖狀態(tài)（緊定螺釘未鎖緊），向平衡模塊的砝碼承載框中加入適合重量的砝碼，使載荷模塊達(dá)到平衡；將纖維或復(fù)合材料的試樣條纏繞于上、下滑輪之間，記錄原始數(shù)據(jù)；啟動(dòng)測距模塊及測力模塊，復(fù)位操作；在載荷模塊的砝碼承載框中加入一定數(shù)量的砝碼達(dá)到預(yù)設(shè)的恒定應(yīng)力，開始實(shí)驗(yàn)；在載荷模塊內(nèi)施加負(fù)載后，其橫桿向下移動(dòng)，試樣條受力發(fā)生蠕變，監(jiān)測并記錄一定時(shí)間內(nèi)的力和位移變化；達(dá)到蠕變實(shí)驗(yàn)所需測試時(shí)間后，移出砝碼；監(jiān)測測力模塊的力值變化并記錄；達(dá)到蠕變恢復(fù)所需測試時(shí)間后，移除試樣條，將裝置各模塊歸位，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

13、（2）應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)方法：將裝置放置于水平試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)置裝置為解鎖狀態(tài)（緊定螺釘未鎖緊），向平衡模塊的砝碼承載框中加入適合重量的砝碼，使載荷模塊達(dá)到平衡；將纖維或復(fù)合材料的試樣條纏繞于上、下滑輪之間，記錄原始數(shù)據(jù)；啟動(dòng)測距模塊及測力模塊，復(fù)位操作；在載荷模塊的砝碼承載框中加入一定數(shù)量的砝碼達(dá)到預(yù)設(shè)的恒定應(yīng)變，用緊定螺釘將載荷模塊位置鎖定；監(jiān)測測力模塊的力值變化并記錄；達(dá)到應(yīng)力松弛所需測試時(shí)間后，旋松緊定螺釘，移出砝碼后移除試樣條，將裝置各模塊歸位，結(jié)束實(shí)驗(yàn)；

14、（3）蠕變后應(yīng)力松弛同步實(shí)驗(yàn)方法：將裝置放置于水平試驗(yàn)臺(tái)，設(shè)置裝置為解鎖狀態(tài)，向平衡模塊的砝碼承載框中加入適合重量的砝碼，使載荷模塊達(dá)到平衡；將纖維或復(fù)合材料的試樣條纏繞于上、下滑輪之間，記錄原始數(shù)據(jù)；啟動(dòng)測距模塊及測力模塊，復(fù)位操作；在載荷模塊的砝碼承載框中加入一定數(shù)量的砝碼達(dá)到預(yù)設(shè)的恒定應(yīng)力，開始實(shí)驗(yàn)；達(dá)到蠕變實(shí)驗(yàn)所需測試時(shí)間后，用緊定螺釘將載荷模塊位置鎖定；監(jiān)測測力模塊的力值變化并記錄；達(dá)到應(yīng)力松弛所需測試時(shí)間后，旋松緊定螺釘，移出砝碼后移除試樣條，將裝置各模塊歸位，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

16、本發(fā)明通過復(fù)合式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了纖維及復(fù)合材料蠕變實(shí)驗(yàn)與應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置一體化，解決了纖維在實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換時(shí)不易轉(zhuǎn)移的問題。

17、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有定滑輪組，所述定滑輪組上繞設(shè)有牽拉繩，所述牽拉繩位于定滑輪組一側(cè)的牽拉端上連接有平衡模塊，所述牽拉繩位于定滑輪組另一側(cè)的牽拉端上連接有載荷模塊，所述載荷模塊與機(jī)架之間連接有測力模塊，所述測力模塊的旁側(cè)設(shè)置有朝下對準(zhǔn)載荷模塊的測距模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述平衡模塊與載荷模塊均包括用以盛裝砝碼并升降調(diào)節(jié)的砝碼承載框。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述載荷模塊的砝碼承載框上設(shè)置有升降定位組件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述測力模塊包括柱式的拉壓力傳感器，所述拉壓力傳感器的頂端螺桿固連機(jī)架、底端螺桿與載荷模塊之間連接實(shí)驗(yàn)的試樣條。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述砝碼承載框的兩相對端側(cè)的上方均固定設(shè)置有鉤部，所述鉤部均勾掛在橫桿上，所述橫桿的兩端側(cè)均固定連接有滑塊，所述滑塊均滑動(dòng)配合有滑軌，所述滑軌均豎向固定連接在機(jī)架上。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述升降定位組件包括緊定螺釘，所述緊定螺釘螺接在載荷模塊的滑動(dòng)的側(cè)部，用以緊定在對應(yīng)滑軌上。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述牽拉繩為鋼絲繩，所述鋼絲繩具有兩組，并分別牽拉住砝碼承載框的兩相對外旁側(cè)上的橫桿。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述機(jī)架在載荷模塊的正上方固定連接有連接板，所述拉壓力傳感器的頂端螺桿固連在連接板上、底端螺桿固定連接有滑輪架，所述滑輪架上安裝有用以纏繞試樣條的上滑輪，所述上滑輪的正下方的載荷模塊的橫桿上安裝有下滑輪；所述連接板上還設(shè)置有用以讓位牽拉繩的豎直延伸段的讓位通孔。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：所述測距模塊的檢測頭朝下對準(zhǔn)載荷模塊上設(shè)置的橫桿。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一所述的纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種纖維及復(fù)合材料蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有定滑輪組，所述定滑輪組上繞設(shè)有牽拉繩，所述牽拉繩位于定滑輪組一側(cè)的牽拉端上連接有平衡模塊，所述牽拉繩位于定滑輪組另一側(cè)的牽拉端上連接有載荷模塊，所述載荷模塊與機(jī)架之間連接有測力模塊，所述測力模塊的旁側(cè)設(shè)置有朝下對準(zhǔn)載荷模塊的測距模塊。該實(shí)驗(yàn)裝置具有測量精度高、可視化以及操作便捷等優(yōu)點(diǎn)，可用于測試?yán)w維或復(fù)合材料在恒定應(yīng)力作用下的蠕變應(yīng)變演化和恢復(fù)行為，及其在恒定應(yīng)變下的應(yīng)力松弛行為，也可實(shí)現(xiàn)材料在蠕變后應(yīng)力松弛行為的同步測量，解決了材料黏彈性蠕變和應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)裝置不兼容等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王冰,秦子皓,范長昱,凌慶彬,胡同斌,黃林暉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15