[发明专利]一种束纤维压缩微应变的测量机构及用途

说明书

本发明提供了一种束纤维压缩微应变的测量机构及用途，包括用于夹持或松开束纤维的夹持机构，夹持机构的两个夹头分别设置于固定的受力架和可移动的移动架上，测力机构连接受力架，压缩机构连接移动架，还包括用于测量受力架上的所述夹头的微应变的微测量机构，和用于数据采集与控制机构运行的测量控制系统。通过一对气缸完成对左右夹头的夹持和松开控制，通过压缩机构驱动移动架，使束纤维被压缩，并由步进电机和激光反射的微测量机构测得位移量；通过支点轴和简支梁组成的杠杆将力值放大后传递到测力机构的力传感器上。本发明可用于束纤维、膜、织物等片状材料的压缩测试，具有测试精度高、工作性能稳定、实用性广等特点。

技术领域

本发明涉及一种束纤维压缩微应变的测量机构及用途，属于束纤维压缩性能测试技术领域。

背景技术

由于当今世界经济的飞速发展和科学技术的飞跃进步，各个行业对材料的各种力学性能要求越来越高，相应的提高了对实验仪器性能的要求。特别是对纺织行业，每年纤维总需求量为5000万吨。如何对这些纤维的力学性能进行简单、快速而准确的测量成为重要课题。之前对纤维力学性能的测量仪器大都是针对单根纤维，但对单根纤维测量不仅费时费力、比较繁琐，而且测试结果不能准确全面的反映整个纤维集合体的性能。尤其是对天然纤维，其单纤维强力的离散系数一般比较大，为了得到有意义的平均强力必须测量数百根以上。在纤维力学性质的研究中，目前主要测试纤维的拉伸性质，较少涉及到纤维压缩性能的测量，纤维轴向压缩性能是反映织物表面毛羽所引起刺痒最直接和最基本的因素，而束纤维压缩性能对于纤维制品实际使用安全以及结构设计均有重要实际意义，该问题在复合材料和人体血管、导管材料中显得尤为突出。

目前，对束纤维的轴向拉伸性能测试仪器较多，而对束纤维的压缩主要集中在对纤维集合体的压缩，大多采用Instron强力实验仪，其方法是将松散的一定量的纤维放入固定横截面积的圆筒中，在纤维上方的可沿筒壁垂直移动的圆盖上加有压力。随压力增加，测试纤维的变形量和平均密度。这种测试方法较好反应了纤维集合体的综合性能，包括纤维的压缩和弹性，但是不能反应束纤维轴向或横向单一方向的压缩性能，而且测试结果与所用纤维量、压头大小和负荷大小有关，测试结果不准确，重现性不高。专利申请号为200410053596.8的“纤维材料横向压缩性能的测量方法及装置”公开了一种利用悬臂梁上的压头对单纤维或交叠纤维进行横向压缩的测试装置，但是该装置不能测试轴向压缩性能；专利申请号为200310109512.3的“纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置”，通过上下夹块完成对纤维的轴向压缩，而后通过高精度微力传感器检测所受力值，并通过光源、聚光镜、光阑、物镜和CCD摄像头及点光源组成的机构测量位移量，但是该装置不能用于束纤维压缩性能的测试，而且在压缩过程中，下夹块会产生微位移，使得测试结果不准确。

由于压缩是小变形，甚至是纤维轴向的微变形，因为一旦弯曲起拱，受力就下降。只有轴向压缩未失稳起拱时的最大压缩力才准确。既然是微应变，则固定夹块的微小位移必须计入。而现有的装置对束纤维轴向压缩性能的测试均不够准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何对束纤维轴向压缩性能进行高精度、准确的测试。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种束纤维压缩微应变的测量机构及用途，其特征在于：包括用于夹持或松开束纤维的夹持机构，夹持机构的两个夹头分别设置于固定的受力架和可移动的移动架上，测力机构连接受力架，压缩机构连接移动架，还包括用于测量受力架上的所述夹头的微应变的微测量机构，和用于数据采集与控制机构运行的测量控制系统。

优选地，所述受力架包括简支梁，简支梁中下部穿设支点轴，平衡杆固接在简支梁上，平衡重锤设于平衡杆上且可在平衡杆上作水平移动调节简支梁随遇平稳；简支梁底部设有用于与测力机构相连的固定孔；

支点轴和简支梁组成杠杆将束纤维的压缩力放大后传递到测力机构，束纤维的受力使简支梁上端受力传递到底端的固定孔处受力，通过测力机构进行测量。

优选地，所述移动架包括右支架，右支架底部设有可螺旋穿入压缩机构的移动螺孔。