[发明专利]一种测试纤维材料弹性模量与强度的方法和装置

权利要求书

1.一种测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：包括加载控制系统、支撑架、夹具、电子天平、显微镜控制系统及纤维固定系统等部分，所述加载控制系统装于支撑架上部且具有一可上下位移的压头，所述电子天平置于支撑架的下部，所述夹具置于电子天平上，所述纤维固定系统固定一伸直的待测纤维并安装于夹具中，且加载控制系统的压头向下位移中正对滑块上端弧形顶部，使得待测纤维伸长，所述显微镜控制系统中的显微镜镜筒正对该待测纤维。

2.根据权利要求1所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述夹具包括一底座和可在该底座中上下滑动的一滑块，加载控制系统的压头正对该滑块上端；所述底座上端固定安装有两个上直角梯形板，两个上直角梯形板之间形成一上卡槽；所述滑块下端固定安装有两个下直角梯形板，两个下直角梯形板之间形成一下卡槽；所述纤维固定系统设两与卡槽形状匹配的卡块，待测纤维固定在两卡块中间，两卡块分别安装在夹具的上卡槽和下卡槽中。

3.根据权利要求2所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述底座内表面贴覆有参考坐标网格，滑块上开设一个矩形观测孔，待测纤维上下贴上纤维标记条且使其位于该观测孔的矩形区域中，所述显微镜镜筒正对该区域。

4.根据权利要求2所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述底座上端和滑块下端分别固定安装两个直角梯形板，使其中间形成三角形卡槽；对应的纤维固定系统的卡块也为三角形。

5.根据权利要求1至4任一所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述加载控制系统还包括电脑、导线、加载控制箱，其中电脑用于控制加载控制箱的加卸载及相应的载荷速率，电脑与加载控制箱之间用导线连接，导线用于将电脑的指令传送给加载控制箱，以控制加载控制箱下面的平底压头上下位移而用于给位于该压头下方的夹具施加一定载荷。

6.根据权利要求5所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述支撑架包括底托、固定在底托上的两根支柱、和固定连接在支柱之间的悬梁；所述电子天平水平放置在底托上，所述加载控制箱固定安装在悬梁上。

7.根据权利要求1至4任一所述测试纤维材料弹性模量和强度的装置，其特征在于：所述显微镜控制系统包括可调显微镜镜筒、显微镜主机和信号线，可调显微镜镜筒与显微镜主机之间由光学信号线连接，可调显微镜镜筒用于观测纤维施加一定载荷前后的位移变化，光学信号线将光学数据传输到显微镜主机上，显微镜主机实现图像的显示及测量。

8.一种测试纤维材料弹性模量和强度的方法，其特征在于：利用权利要求1至7任一所述装置，用所述加载控制系统施加压缩载荷，用所述夹具变压缩载荷为纤维的拉伸载荷，用所述电子天平测量滑块的质量及不同载荷下夹具的质量，用显微镜控制系统测量施加载荷前后纤维伸长量，并按下式计算纤维材料弹性模量和强度：

弹性模量E的计算：

E=F/SdL/L---(1)]]>

其中，F为压缩载荷即纤维的拉力增量，S为纤维的截面积，L为纤维标记的初始长度，dL为纤维的伸长量；

拉伸强度σ的计算：

σ=FcS---(2)]]>

其中，F_c为纤维断裂时的临界载荷。