[发明专利]一种试验机单纤维夹具与拉伸强度测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种夹具以及拉伸强度的测量，尤其是涉及一种用于试验机上陶瓷单纤维拉伸试验用的夹具与拉伸强度测量方法。

背景技术

高性能SiC陶瓷纤维作为陶瓷基复合材料的增强相，具有优良的热物理化学与力学性能的稳定性，尤其在航空航天和先进武器装备中具有特殊地位。它具有强度、硬度、热稳定性和耐氧化性高，热膨胀系数和密度低等优点，因此是高温陶瓷基复合材料的最佳增强纤维。

抗拉强度是陶瓷纤维，特别是SiC陶瓷纤维的一种重要力学性能。目前，直接测定SiC陶瓷纤维抗拉强度的拉伸试验中，基于有关高弹性模数单丝材料的抗拉强度和扬氏模量方面的国际标准ASTM(D3379-75)，纤维的直径为十几微米，原长标距采用25mm，拉伸速度为1mm/min。利用目前国内外现有的大部分电子单纤维强力机来测定，普遍存在以下缺点，严重影响测量精度。(1)每次测量之前必须先用砝码做标定，得出载荷修正曲线。(2)载荷有效数字只有4位，且无法矫正同轴度。(3)试样和试样夹持部分在受力变形过程中有可能发生相对位移，所测得的应变值是试样各部分变形之和，导致误差大。(4)试样在夹持过程中无法保证垂直度，载荷存在剪切力，且位置重现度和准确度较差。(5)所得的数据需打印机输出，用人工计算得到实验数据，导致误差大。

常东华(中国专利CN2864662Y)发明一种材料试验机线材夹具，在主体夹架上固定有楔形受力块，主体夹架的一侧有主定位夹持块，主定位夹持块通过螺旋杆与主体夹架螺纹配合进退，定位螺栓与主定位夹持块螺纹配合，主体夹架与定位螺栓之间安装有回位弹簧，在主体夹架的另一侧有副夹持块，副夹持块通过螺旋杆与主体夹架螺纹配合进退。其有益效果是：可有效地避免试样在拉伸试验时不被损伤，同时又有足够的夹紧力以使试样做完断试验，测试结果准确。但是该装置只适合夹持大样品试样，无法夹持陶瓷单纤维，且陶瓷单纤维发生脆性断裂，断口容易丢失，需浸泡在甘油里试验，因此该夹具不适合用于陶瓷单纤维拉伸试验。

北京理工大学张庆明等(中国专利CN1088517C)发明一种纤维增强复合材料动态拉伸性能实验的夹具，其包括螺纹联接管、波导杆、锥面夹套、锥面夹块。螺纹联接管内一端装有波导杆，另一端装有锥面夹套。锥面夹套内设方锥形通孔，通孔内光滑配合有上下对应的两块锥面夹块。每块锥面夹块的内平面设有斜齿，上下夹块斜齿内夹试件。该装置可用于复合材料的动态和静态拉伸实验，且不影响波的输入与输出，实验可靠。但是该装置只适合夹持大样品试样，无法夹持陶瓷单纤维。

济南试金集团有限公司姜德志等(中国专利CN2929698)发明一种缠绕法夹具，其包括夹紧块、挡板、绳轮固定板和绳轮，夹紧块、挡板和绳轮固定板固定成一体，挡板夹在夹紧块和绳轮固定板之间，绳轮固定在绳轮固定板上，绳轮上连接有固定螺栓，绳轮上有螺旋状沟槽，螺栓的一端有与所述螺旋状沟槽相通的沟槽，可快速将钢丝绳的端部夹紧固定，夹紧操作方便可靠，且利用夹紧块可与普通万能材料试验机的钳口快速进行连接，不须对试验机进行改造。新三思集团公司同样采用此类似缠绕方法设计出钢丝夹具与线丝拉伸夹具。日本岛津公司也利用绞绕方法设计出线和绳一类试样被固定在绞盘上的气动纤维试样夹具。但该方法都无法夹持陶瓷单纤维。

为此，有必要建立一种用于试验机上陶瓷单纤维拉伸试验用的夹具与拉伸强度测量方法，并且可浸泡在甘油里试验，位置重现度和准确度高。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术的不足，提供一种试验机单纤维夹具。

本发明的另一目的是提供一种利用试验机单纤维夹具和应变采集装置进行陶瓷单纤维拉伸强度测量的方法。

本发明所述一种试验机单纤维夹具设有试验机上夹头装置、载荷传感器、持钩装置、上夹持装置、下夹持装置、水平调整装置和试验机下夹头装置。试验机上夹头装置位于试验机载荷横梁下，载荷传感器通过插销与试验机上夹头装置连接，持钩装置位于载荷传感器铅垂下方，持钩装置通过插销与载荷传感器连接，起承载上夹持装置的作用。上夹持装置位于持钩装置铅垂下方，上夹持装置通过挂钩与持钩装置连接，起夹持试样作用。下夹持装置位于上夹持装置铅垂下方，起夹持试样作用。水平调整装置位于下夹持装置铅垂下方，水平调整装置通过锁紧螺钉与下夹持装置连接，起调整下夹持装置水平位置的作用。水平调整装置通过插销与试验机下夹头装置连接。

试验机上夹头装置包括上夹头和插销。