[发明专利]一种纤维束间摩擦性能的测试方法

说明书

本发明涉及一种纤维束间摩擦性能的测试方法，提供一种张力可控的纤维束摩擦的测试装置及测试方法，该发明测试简单，使用该测试装置和测试方法能够获得纤维与纤维摩擦时预加载阶段及加载阶段摩擦力、摩擦系数、加载力、预加载力、轴向位移、水平动程、实验仓温度、时间的相互关系曲线，同时对摩擦后纤维的表面损伤进行表征。本发明的使用极大降低了常规摩擦实验方法的操作难度，可控制纤维张力，实现与织造工况相似的悬空状态纤维束间摩擦测试，并提高摩擦的自动化程度，增加测试结果的可靠性。此外，本发明摩擦装置及方法可在0°‑180°的范围内变换摩擦角度，实现纤维束间变角度摩擦，为后续相关研究提供便利。

技术领域

本发明专利涉及一种纤维束摩擦的装置及方法，具体涉及一种纤维束间摩擦的测试装置及测试方法。

背景技术

我国航空航天、国防等领域的飞速发展对材料的结构和性能提出了更高的要求。无机纤维束由于具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、高热容和低导热等优良特性而成为近年来复合材料领域高速发展的增强纤维束材料。单向无机纤维束复合材料由于其结构简单，力学性能以及各向异性度高等问题通常无法满足特种结构件的实际需要，而立体织造技术为制备层间力学性能优异、准各向同性的异型结构增强体提供了技术保障。然而，无机纤维束在立体织造过程中，由于织机运动引起的纤维束与纤维束间的摩擦作用通常会造成严重的损伤，因此，建立一种模拟织造工况下纤维束之间摩擦的测试方法，实现纤维束间的摩擦性能指标评价，对于织造工艺过程参数设计、织物性能损失率预测等方面均具有重要的指导价值。

Mulvihill等人利用平板摩擦法(参见Mulvihill D M，Smerdova O，Sutcliffe MP F.Friction of carbon fibre tows[J].Composites Part A Applied Science&Manufacturing，2017，93：185-198.)探讨碳纤维束丝束的基本摩擦性能，解释纤维束间的摩擦行为，并设计平板摩擦法观察真实单丝接触长度，测量在正常载荷下的摩擦力，但是上述方法未能实现模拟在悬空工况下变角度的摩擦测试。

Tourlonias M等人设计一种实验方法(参见Tourlonias M，Bueno M A，PoquillonD.Friction of carbon tows and fine single fibres[J].Composites Part A：AppliedScience&Manufacturing，2017，98：116-123.)将碳纤维束在悬空工况下进行往复摩擦实验，并对纤维束间的摩擦行为进行了研究。该方法虽更好地模拟在织造中经纬向碳纤维束的摩擦状况。但是该方法未能实现可控纤维束张力的摩擦测试。

吴宁等人采用正交线性往复摩擦方法(参见杨洁，吴宁.织造中碳纤维束的摩擦磨损实验模拟[J].摩擦学学报，2019，01：90-98.)借助摩擦磨损实验仪和自制张力可控的纱线摩擦实验夹具来模拟织造过程中经纬纱之间的摩擦行为，主要研究了法向负载、预加张力、摩擦速率对悬空碳纤维束摩擦磨损状况的影响。但是该装置并不适用于所有纤维束，针对某些弯折性能较差的无机纤维束，如氧化铝，氮化硅，碳化硼等，在测试时纤维束在瓷眼附近，易产生弯折损伤，影响测试结果。

为了解决上述问题，准确地对纤维束在织造中摩擦行为进行分析和表征，我们发明了一种纤维束间摩擦性能的测试方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维束间摩擦性能的测试方法，该方法测试方法简单，使用该测试装置和测试方法能够获得纤维束与纤维束摩擦时的摩擦系数和摩擦力，同时对摩擦后纤维束的表面损伤进行表征。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种纤维束间摩擦性能的测试方法，该测试方法采用如下步骤：

1)取样品纤维束架接于摩擦上夹具。贯穿样品纤维束通道，将一端样品纤维束通过固定螺丝紧固，另一端悬挂砝码，调节张力，悬停1-2分，通过右端固定螺丝紧固样品纤维束另一端。