[发明专利]环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应力加载测试装置，尤其涉及一种用于环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置。

背景技术

复合材料的使用过程中始终会处在不同的应力环境下，因此研究在一定应力环境下复合材料的吸湿行为及其吸湿过程中的残余应力变化，将对该材料的设计和应用提供重要的理论参考依据。

由于纤维和环氧树脂的热膨胀系数不同，另外，在树脂固化过程中，树脂要发生收缩，但纤维限制树脂的收缩，这样在复合材料内存在界面残余应力或界面内应力。作用在基体上的内应力与作用在纤维上的内应力是一对作用力与反作用力。采用微拉曼光谱法表征碳纤维增强环氧树脂复合材料的湿热应力。Raman光谱法测量复合材料湿热残余应力不用破坏试样，实验本身不会遭到湿热的干扰，而且测量精度高。Young Lucas M，Young RJ等人通过碳的特征峰频移研究了单壁碳纳米管复合材料的热效应和变形行为，结果表明加热时碳特征峰左移，而试样变形时，受压应力的峰值左移，受压应力的峰值右移。测定了同一位置点不同情况下的Raman光谱特征峰的偏移，由于碳纤维Raman光谱特征峰的偏移是和应力应变变化呈线性关系的，进而得到纤维不同吸湿时间的湿热应力大小。利用碳纤维单丝应变与Raman频移的关系确定复合材料中吸湿导致的碳纤维应变量；然后利用微力学测试仪测得的碳纤维单丝应力、应变曲线确定不同的应力情况所导致的应力。

目前，在复合材料受力情况下的吸湿行为及其Raman应力测试，使用的是四点弯曲的装置，需要应变片及附属装备来测得材料的变形量，但是整个装置体积大不便于移动、携带，并且价格非常的昂贵。另外，用于测量复合材料吸湿动力学曲线用的应力加载装置，过于的笨重，且受到它的结构特点和大小的限制不能用于Raman光谱的测量。为了深入研究外应力对复合材料在不同应力环境下的吸湿规律及吸湿过程中残余应力的影响，需要测量连续吸湿情况下复合材料同一位置上的Raman光谱，和复合材料在不同应力环境下定点测量Raman光谱并计算其残余应力的变化值，因此，需要开发一种结构要简单、轻巧，且能适用于Raman光谱的载物台。

发明内容

针对现有情况下复合材料的服役情况，提供一种用于环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置，本发明依据胡克定律，适用弹簧加载体系，载荷通过弹簧对试样施加一定的应力，可以测定环氧基碳纤维复合材料在应力环境下的吸湿动力学曲线及其应用显微激光拉曼仪对其残余应力的测量。

为了解决上述技术问题，本发明环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置，包括上、中、下三块垫板、一个压簧和两个螺栓联接件；上垫板的下面和中垫板的上面均分别设有垂直对正的第一凹槽，所述第一凹槽的轮廓形状略大于被测试样的横断面的形状；所述中垫板的下面和下垫板的上面均分别设有垂直对正的第二凹槽，所述第二凹槽为圆形；所述压簧的两端均嵌入两个第二凹槽中；被测试样的两端嵌入两个第一凹槽中；所述上、中、下三块垫板上均设有螺栓过孔，所述螺栓联接件将三个垫板固定。

本发明环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置，其中，所述第一凹槽和所述第二凹槽的的轴线为同轴设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于本发明环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置是基于胡克定律，适用弹簧加载体系，载荷通过拉簧对试样施加一定的应力。根据弹簧刚度通过控制弹簧变形量和刚度来计算加载应力的大小。本发明结构简单，受力机理清晰，易于加工，价格便宜，夹持的试样不用装卸可直接用于吸湿实验和显微激光拉曼光谱实验，不但易于操作，而且大幅度降低了实验成本。

附图说明

附图是本发明用于环氧基碳纤维复合材料压应力加载测试装置夹持试样的示意图。

图中：

1-螺栓联接件        2-上垫板        3-试样

4-中垫板            5-压簧          6-下垫板

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。