[发明专利]一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能检测评价的分析设备。

背景技术

纤维纺织结构复合材料是以天然(化学)纤维、纱线或织物等纺织品作为增强结构制成的先进复合材料，具有价廉质轻、可自然降解(天然纤维)的特点，还具有比强度、比模量高、各向异性小等优点，是其他的增强材料无法比拟的。由纤维纺织材料制成的复合材料被广泛应用于室内装饰装修、航空航天、消防器材及汽车内部装饰等多个领域。

由于纤维织物具有经纬向交织结构的特点，目前纺织行业对织物拉伸性能的研究主要集中在织物的单向拉伸和双向拉伸方面，这对准确评价织物的性能并最终确定纺织结构复合材料的性能是非常有益的。然而，由于制成的纺织结构复合材料在实际工作环境中的受力情况往往都是处于多方向、不同大小的复杂状态条件下，这给纤维织物及纺织结构复合材料的质量评价带来一定的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能分析仪，可以对纤维织物及纺织结构复合材料进行三维多向受力的性能评价。

为了解决上述问题，本发明提供了一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能分析仪，包括：X轴拉压单元、Y轴拉压单元、垂直顶破单元和数字散斑(DSCM)测试单元；其中，

所述X轴拉压单元用于所述待测材料在X轴向的拉伸或压缩测试，所述X轴向为所述分析仪的左右方向；所述X轴拉压单元包括：一对第二装夹头、第二调速电机、第二传动控制系统和第二框架，第二装夹头上设置有用于调节第二装夹头夹持力的第二张紧螺栓，第二调速电机和第二传动控制系统设置在第二框架上，第二装夹头通过第二支架安装在第二传动控制系统的动力输出端，所述第二传动控制系统采用丝杆连轴结构；

所述Y轴拉压单元用于所述待测材料在Y轴向的拉伸或压缩测试，所述Y轴向为所述分析仪的前后方向；所述Y轴拉压单元包括：一对第三装夹头、第三调速电机、第三传动控制系统和第三框架，第三装夹头上设置有用于调节第三装夹头夹持力的第三张紧螺栓，第三调速电机和第三传动控制系统设置在第三框架上，第三装夹头通过第三支架安装在第三传动控制系统的动力输出端，所述第三传动控制系统采用丝杆连轴结构；

所述垂直顶破单元用于所述待测材料在被进行X轴拉伸和/或Y轴拉伸时，对所述待测材料施加沿与所述X轴和Y轴所在平面呈90°夹角方向的顶靠力；所述垂直顶破单元包括：垂直顶破头、第一调速电机、第一传动控制系统和基座，第一调速电机和第一传动控制系统设置在所述基座上，垂直顶破头设置在第一传动控制系统的动力输出端，第一调速电机设置在第一传动控制系统的动力输入端，所述第一调速电机通过所述第一传动控制系统控制所述垂直顶破头的垂直顶破力、顶破头移动速度和位移等；

所述数字散斑测试单元用于测量所述待测材料受力破坏时的形变过程和破坏趋势。

优选地，在所述第二装夹头和第三装夹头上还粘贴有用于防止损坏被夹试件的橡胶板。

本发明通过设计可以对待测材料展开单向拉压、双向拉压实验，并可在待测材料展开单向或双向拉伸实验时施加垂直顶靠力来观察该待测材料垂直顶破性能，实现了对待测材料进行三维多向受力破坏性能进行精确的分析。此外，同时利用数字散斑分析处理系统，通过比较被测试件变形前后因测试点的前后移动引起光强分布的变化，利用两幅影像的光强分布函数寻找每一点对的最大相关系数，计算出它的位移场，并通过程序计算出它的应变场，了解纤维织物及纺织结构复合材料在受力的时候变形的情况，从而能够更准确地评价待测材料在实际工作环境中的应变性能。可以为改进纺织结构复合材料的设计形式和结构提供分析数据。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1左视示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：X轴拉压单元1、Y轴拉压单元2、垂直顶破单元4和数字散斑(DSCM)测试单元3；其中，X轴拉压单元1用于对待测材料进行在X轴向(在图1中为左右的方向)的拉压；Y轴拉压单元2用于对待测材料进行在Y轴向(在图1中为前后的方向)的拉压；垂直顶破单元4用于待测材料在被进行X轴拉伸和Y轴拉伸时，对待测材料施加沿与X轴和Y轴所在的平面相垂直的方向(即与X轴和Y轴所在平面呈90°夹角的方向)的顶靠力；数字散斑(DSCM)测试单元3用于测量待测材料受力时的形变过程和破坏趋势。