[发明专利]一种纺织材料平稳的球形压缩测量装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织精密测量仪器技术领域，尤其是一种纺织材料平稳的球形压缩测量装置及其方法，实现纺织材料在球形压缩过程中的平稳压缩，适于间隔织物、层合织物、三维机织物、三维针织物、非织物或复合织物的平稳球形压缩测量。

背景技术

作为航空航天、深海和建筑用的纺织材料，直接影响到使用的安全性；作为医用床垫和坐垫的纺织材料，因与人体间的相互压缩力学行为，也决定着人体的舒适性；而上述拓展应用的纺织材料，厚度方向的压缩性能极为重要。然而传统的纺织材料压缩实验基本上是直接放在压缩仪下进行压缩性能测试(GB／T24442.2-2009，纺织品压缩性能的测定第2部分：等速法；GB／T24442.1-2009，纺织品压缩性能的测定第1部分：恒定法)，不用考虑压缩过程纺织材料的滑移，其原因在于传统测试的纺织材料厚度较薄和柔软，测试长度和宽度由于远大于厚度尺寸，在压缩试验中纺织材料的滑移和翘起不明显，对实验结果的影响可忽略。

可随着新结构纺织材料的出现，如间隔织物，厚度基本上都超过3mm，由于透气性优良而成为床垫和坐垫青睐材料，厚度都大于1cm，且间隔丝具有较强的抗压缩性能；另外，间隔织物的压缩性能又是决定人体服用时舒适性的关键性能，因此极为必要获得压缩性能结果可靠的测试方法。现有的测试纺织材料压缩性能的方法，在实施间隔织物的球形压缩试验时，碰到许多新的问题(如间隔织物压缩时，由于压缩夹头与间隔织物间的摩擦阻力小、以及间隔丝的压缩的不对称性造成间隔织物表面的受力不对称，间隔织物发生滑移；另外，球形压缩过程中，由于间隔丝的抗压性能高，造成间隔织物边缘的明显翘起，严重影响实验结果)，造成压缩力测试结果的波动。因此为了基于间隔织物的压缩力-位移曲线的指导和改进间隔织物的结构设计，优化间隔织物产品，极为必要获得稳定和精准的压缩性能试验结果。因此有必要研制间隔织物球形压缩测试时的平稳测量装置和方法。

目前还未见有纺织材料球形压缩时的专门测量装置，尤其是压缩过程中如何防止滑动的测量装置，国内外无相关报道。故为指导纺织材料的功能化结构设计，开发新的功能产品，也为了明晰结构与压缩性能的关系，需要实施平稳的球形压缩实验方法，实现平稳、高重现性、精准、客观的有效测量。

本发明针对纺织材料的压缩性能试验出现的问题，采用上、下夹持器限定垂直移动，尤其是间隔织物边缘的翘起，并采用固定针在边缘插入，完成边界条件的固定，避免压缩过程中纺织材料的滑移造成的测量结果严重偏差。

发明内容

本发明目的是在于提供一种纺织材料平稳的球形压缩测量装置及其方法，可对纺织材料在压缩作用下的边界条件稳定的测量，防止压缩作用下纺织材料上表面和下表面发生滑动位移，影响测试结果，可实现压缩实验结果稳定的压缩测量。

为了达到上述目的，本发明提供了一种纺织材料平稳的球形压缩测量装置，其特征在于，包括夹持机构、压缩机构和位移机构，所述的夹持机构包括下夹持器、上夹持器以及固定针；所述的下夹持器包括下夹持器本体，下夹持器本体上设有第二圆孔和第二螺丝孔；所述的上夹持器包括上夹持器本体，上夹持器本体上设有第一圆孔和第一螺丝孔；上夹持器本体上还设有通孔，固定针的两端分别耦合第一圆孔和第二圆孔，螺丝的下部固定于第一螺丝孔中，螺丝的上部通过下螺帽和上螺帽固定于第一螺丝孔中；所述的压缩机构包括可由位移机构带动进行上下移动的滑行杆，滑行杆连接压力传感器，压力传感器连接固接杆的一端，固接杆的另一端连接半球，半球可设于通孔中。

优选地，所述的位移机构包括支架、步进电机、涡轮、齿轮和丝杆，步进电机固定在支架上，涡轮固定在步进电机上，涡轮可带动齿轮转动，齿轮固定在丝杆的一端，丝杆的另一端固定在支架上，所述的滑行杆套接在丝杆上。

优选地，所述的固定针为不锈钢材料制成的圆柱形针，直径范围为0.1mm-1mm。

优选地，所述的第一圆孔在上夹持器本体上呈圆周分布，第一圆孔的数量为4个-108个，所述的第二圆孔在下夹持器本体上呈圆周分布，第二圆孔的数量为4个-108个。

优选地，所述的上夹持器与下夹持器的垂直距离由螺丝调节，距离范围为4mm-400mm。

优选地，所述的压力传感器的量程范围为0N-1000N，精度为万分之一。

优选地，所述的半球由位移机构驱动垂直往复移动，所述的垂直往复移动的最小精度为1微米。

优选地，所述的上夹持器与下夹持器均由不锈钢材料制成，上夹持器为环形，其内环直径为10cm-40cm。