[发明专利]制作定向纤维增强复合材料测试试样的模具及使用方法

说明书

本发明公开了高效低成本制作定向纤维增强复合材料力学性能测试试样的模具及其使用方法，所述模具包括芯模、两个盖板、连接轴，以及四个A镶件或四个B镶件；本发明省掉了传统方法制备拉伸或压缩强度试样须粘接加强片的繁琐过程，高效、可靠地制备定向纤维增强复合材料的拉伸、压缩、弯曲、剪切和冲击强度测试试样，可广泛地在碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、涤纶和锦纶等纤维行业及其复合材料领域推广应用。

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料力学性能测试领域，具体涉及一种制作定向纤维增强复合材料测试试样的模具及其使用方法，可应用于纤维、树脂(塑料)和复合材料行业。

背景技术

随着科学技术的发展，纤维增强复合材料得到了越来越广泛的应用研究。定向纤维增强复合材料(0°、90°和0°/90°混杂)的力学性能是纤维增强复合材料结构设计、材料设计和铺层设计的基本参数，而定向纤维增强复合材料力学性能测试试样制备的模具及制作方法为其关键。

纤维增强复合材料力学性能测试项目主要有拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、剪切性能和冲击性能。因为缠绕成型是复合材料行业的主要工艺之一，通过缠绕成型制备定向纤维增强复合材料力学性能测试试样是行业普遍采用的技术。目前，缠绕工艺制作定向纤维增强复合材料弯曲性能、剪切性能和冲击性能标准的制作过程为“两步法”，即试样平板的缠绕和后加工处理；而制作拉伸性能和压缩性能标准的制作过程为“三步法”，即在两步法的基础上增加加强片的粘接步骤。

加强片的粘接步骤是将具有典型结构和特殊要求的加强片与试样通过胶黏剂在一定的温度和压力下粘接在一起。在复合材料行业中粘接过程本就是一个特殊过程，不仅需要额外工艺装备辅助，还存在工艺过程控制难和粘接厚度不均等问题。所以导致定向纤维增强复合材料拉伸性能和压缩性能制作周期长，费用高、成功率低，可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是为了解决定向纤维增强复合材料拉伸性能和压缩性能测试试样制作工艺难度大，需额外工艺装备辅助、粘接强度难控制和粘接厚度不均等问题，提供一种制作定向纤维增强复合材料测试试样的模具及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

制作定向纤维增强复合材料测试试样的模具，所述模具包括芯模、两个盖板、连接轴，以及四个A镶件或四个B镶件；

所述两个盖板的四角均具有缺口或凸起，

所述芯模的一侧型面为平面，另一侧型面中间为矩形凸台一；所述芯模的四角具有与盖板四角相匹配的凸起或缺口；

其中一个盖板中间具有与所述芯模的矩形凸台一对应的矩形凸台二；

所述芯模的连接轴与缠绕机的主轴和芯模连接；

矩形凸台一和矩形凸台二的四个侧面均为斜面；

其中两个A镶件相对设置在芯模具有矩形凸台一的一侧型面上，两个A镶件与矩形凸台一两个相对应设置的侧面均为斜面，两个A镶件均与矩形凸台一的两个相对应设置的斜面相贴靠，所述两个A镶件与矩形凸台一位于同侧的侧面也为斜面，且斜面倾斜方向与矩形凸台一斜面的倾斜方向一致并对齐设置，

另两个A镶件相对设置在设有矩形凸台二的盖板上，所述另两个A镶件与矩形凸台二另两个相对应的侧面均为斜面，另两个A镶件均与矩形凸台二两个相对应的斜面相贴靠，该另两个A镶件与矩形凸台二位于同侧的侧面也为斜面，且斜面倾斜方向与矩形凸台二斜面倾斜方向一致并对齐设置；

或者，其中两个B镶件相对设置在芯模具有矩形凸台一的一侧型面上，两个B镶件与矩形凸台一的另两个相对应的侧面均为斜面，该其中两个B镶件与矩形凸台一的另两个斜面相贴靠，所述两个B镶件与矩形凸台一位于同侧的侧面也为斜面，且斜面倾斜方向与矩形凸台一斜面的倾斜方向一致并对齐设置；