[发明专利]预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置和模型建立方法

说明书

本发明提供了一种预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置和模型建立方法,装置的中间板(6)上端和基座夹持端(11)分别固定在万能拉力试验机上下夹头中，通过弹簧杆(3)上的弹簧对压板(4)、预浸料固定板(7)和中间板(6)施加法向压力作用，压紧板a(5)和压紧板b(12)分别固定在中间板(6)和预浸料固定板(7)上。通过中间板(6)与预浸料固定板(7)上所固定材料之间相对滑动来测量其间的滑移特性，装置结构简单，加热、施力稳定均匀。模型建立方法引入了相对滑移位移，通过子程序二次开发应用到商业有限元软件中从而改进其层间滑移模型。

技术领域

本发明涉及复合材料成型技术领域，具体是一种预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置和模型建立方法。

背景技术

随着树脂基纤维复合材料的广泛应用，其成型方法也受到广泛关注，该类先进复合材料常用的成型工艺有手糊成型、树脂传递模塑成型、热模压成型和热隔膜成型等，其中使用预浸料进行热隔膜成型时，为了保证良好的成型质量，预浸料层与层之间需要发生适当的层间滑移以保证整个变形的协调性，预浸料与隔离膜以及隔离膜与隔膜之间的适当的切向摩擦特性可避免预浸料在变形过程中产生起皱等行为。

为了研究上述层间滑移行为，国内外学者自主开发了层间滑移测试装置，如Groves、Scherer和Murtagh等人设计的层间滑移测试装置是从复合材料叠层中以恒定大小的速率抽出一层，但不适合测量预浸料/隔离膜和隔离膜/隔膜之间的滑移特性。

发明专利CN103913413A公开了碳纤维预浸料层间滑移力测量装置及测量方法，该方案存在着滑轮与钢丝绳之间的摩擦影响所测量滑移力精确性的缺点；另外该装置利用砝码的重力作用施加法向压力，存在着在较高速率下装置会发生抖动从而造成测量不准确的缺点。发明专利CN111044444A公开了一种复合材料预浸料层间滑移力测量方法，但该方法不能改变加载到被测物体表面上的法向压力，也只能测量固化后预浸料层间的滑移力。

为了克服上述装置和测量方法的局限性，急需开发一种简单通用的层间滑移(摩擦)特性测量装置。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷和不足，提供了一种预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置和模型建立方法。

本发明的目的一是提供一种预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置。所述预浸料成型工艺中滑移特性的测量装置，包括基座组件、法向压力组件、连接杆组件、中间板组件、加热系统和压力测量系统，其特征在于，所述的基座组件包括基座、基座夹持端和内六角螺钉，基座左侧开有螺纹孔，右侧开有通孔，底部开有凹槽，凹槽底部开有沉孔，基座夹持端上开有螺纹孔，通过内六角螺钉将基座夹持端固定到基座上；所述的法向压力施加组件包括压板、预浸料固定板、压紧板b、弹簧杆、弹簧、弹簧垫圈、止滑螺母，压板有两片，第一片开有螺纹孔，第二片开有通孔，预浸料固定板上开有通孔和凹槽，凹槽底部开有螺纹孔，压紧板b上开有沉孔，弹簧杆左端为左旋螺纹，右端为右旋螺纹，使用弹簧杆依次将压板、预浸料固定板、弹簧、弹簧垫圈和止滑螺母装配到一起，弹簧杆左端与左侧压板连接，弹簧杆中间光滑处安装有右侧压板与预浸料固定板，右端螺纹处安装有弹簧和止滑螺母，预浸料固定板上的凹槽与压紧板b属于间隙配合；所述的连接杆组件包括连接杆和螺母，连接杆两端开有方向相反的螺纹，连接杆左侧与基座左侧相连接，右侧与螺母相连接；所述中间板组件包括中间板、压紧板a，中间板上开有通孔，压紧板a共有两片，第一片开有沉孔，第二片开有螺纹孔，通过内六角螺钉将中间板和压紧板a连接在一起。基座的凹槽和中间板是间隙配合关系；所述加热系统包括半导体制冷片和温度传感器，三片定制的半导体制冷片对称放于两块预浸料固定板和一块中间板内部；所述的压力测量系统包括压力传感器和配套的转换和显示设备，压力传感器放置于压板和预浸料固定板中间四个对称位置。温度和压力均采用四通道采集系统，可测量四个不同位置的数据并可在线测试实时输出。

优选地，该装置使用四个弹簧并对称放置，同时压力传感器放置于压板和预浸料固定板(中间四个对称位置，以保证所加载力的均匀性。