[发明专利]双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测试柔性织物膜材料双轴拉伸强度的试件，尤其涉及一种双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件及其制作方法，该试件可用于建筑涂层织物膜材、飞艇高性能多功能层合蒙皮等柔性薄膜的双轴拉伸强度测试，属于材料力学实验技术、建筑结构材料试验技术领域。

背景技术

柔性织物薄膜材料常由承力层织物基布和功能涂层等组成，广泛应用于建筑、航空航天等工业领域，基本受力为双向张力状态。针对织物膜二维受力状态在正常使用阶段的力学性能研究已经广泛采用双轴拉伸试验方法，但针对织物膜材强度及失效目前仍仅采用单轴拉伸试验及设计方法。由于织物膜材的织物结构具有正交异性、非线性特征，单轴拉伸强度不能准确表征其双轴拉伸应力强度，目前国内外仍缺少织物膜双轴拉伸强度试验的有效方法。

对于织物膜材的双轴试验已经有了广泛的研究。双轴拉伸试验机与双轴拉伸测试方法都有了很大发展。但目前的研究还是集中于低载荷双轴拉伸力学性能研究，并没有双轴拉伸强度的试验方法出现。例如：

“膜结构技术规程”(CECS158-2015)规定了采用双轴拉伸试验测试方法测试建筑P/G类膜材弹性常数。

“Tensile Membrane Structures”(ASCE/SEI 55-16)规定了采用双轴拉伸测试涂层织物膜材的拉伸弹性常数和应变补偿方法。

Natalie,等著的“Prospect for European Guides for the Structural Design of Tensile Membrane Structures”(Publications Office of the European Union，2016.1)介绍了用于建筑织物膜双轴拉伸和双轴剪切测试方法。

Paolo等著的“Biaxial Testing for Fabrics and Foils”(Springer，2015)介绍了平面双轴拉伸、充气圆管和气泡试验方法用于织物膜和薄膜力学性能试验。

陈建稳、陈务军著的“Central crack tearing testing of laminated fabric Uretek3216LV under uniaxial and biaxial static tensile loads”(Journal of Materials in Civil Engineering,2016，8(4)，(ASCE)MT.1943-5533.0001537)介绍了双轴撕裂试验方法。

李阳著的“建筑膜材料和膜结构的力学性能研究与应用”(同济大学博士学位论文，2007.8)研究了双轴拉伸试验机，定制了加载谱和试验方法。

陈务军、王利钢、高成军著的“P/G类建筑织物膜材双轴剪切试验及力学特性分析”(建筑材料学报，2016，03:539-543)研究了织物膜材的双轴剪切试验方法及膜材的剪切力学性能。

双轴拉伸强度试验目前多应用于金属材料测试，并已取得了重要进展和成果。

任家陶、李冈陵、豆志武著的“双向拉伸试验的进展与钛板双向拉伸的强化研究”(实验力学，2001，02:196-206.)进行了金属材料的双轴拉伸试验，并钛板的双向拉伸力学性能进行了研究。

鲁帅著的“双轴拉伸原位力学测试装置的设计分析与试验研究”(吉林大学硕士学位论文，2015)研究了双轴拉伸力学试验装置，并对多种金属材料的双向应力下的力学性能开展试验。

目前用于正常使用阶段力学行为研究的柔性织物膜材双轴拉伸双十字型试件，在应力水平较高时，由于切缝、边缘倒角等应力集中效应，试件在双轴拉伸应力水平远低于单轴拉伸强度时在应力集中区域发生破坏，其应力值不能表征织物膜双轴拉伸强度，其破坏形态不能揭示双轴拉伸真实力学行为机理。目前这些技术均不满足织物膜双轴拉伸强度试验技术需求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性织物膜材双十字型复合织物膜材双轴拉伸强度试件，及制作方法，结合使用双轴拉伸试验机，可进行柔性涂层织物膜材双轴拉伸强度试验，亦可用于其它高分子柔性薄膜双轴拉伸强度试验。