[发明专利]一种碳纤维复合材料拉伸试样的制备装置及制备方法

说明书

本发明提供一种碳纤维复合材料拉伸试样的制备装置，包括缠绕芯模，具有两个加工面和两个切断面；加工面包括多个成模区和安装区；成模区具有至少一个间隔分布的缠绕凹槽，适于制备碳纤维复合材料拉伸试样；切断面为弧面，且沿切断面的弧面顶点设有加工槽。底板位于缠绕芯模一侧，与安装区可拆连接；盖板位于缠绕芯模另一侧，与安装区可拆连接；缠绕夹持轴，缠绕夹持轴一端与缠绕芯模连接，另一端与纤维缠绕机连接。本发明通过多个缠绕凹槽对碳纤维复合材料拉伸试样进行成型，并通过加工槽对碳纤维复合材料拉伸试样进行脱模，提高了碳纤维复合材料拉伸试样的尺寸精度，减少了碳纤维复合材料拉伸试样的切割损伤，同时也提高了质量稳定性。

技术领域

本发明属于纤维缠绕复合材料性能测试领域，具体涉及一种碳纤维复合材料拉伸试样制备装置及制备方法。

背景技术

碳纤维因具有拉伸强度高、拉伸模量高、密度小、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数小等一系列优异性能，被广泛应用于航空、航天等领域，而准确地表征碳纤维复合材料的性能是其获得实际应用的关键。

碳纤维复合材料0°方向拉伸试样是对单向纤维缠绕成型复合材料性能的一种标准评价方式，其测试结果是产品设计和有限元分析的重要参数，因此提供一种准确表征碳纤维复合材料0°方向拉伸制备的装置及制备方法具有重要意义。

传统的碳纤维复合材料0°方向拉伸试样制备过程参照GB/T4550-2005采用金属夹板制成平板，然后将平板加工至GB/T3354-2014所要求尺寸，并在拉伸试样两端粘接加强片。目前，已有的制样装置和方法，虽然在制备的平板尺寸、加强片粘接过程中有所不同，但均需对试样进行加工，获得试样测试所需尺寸。可见，已有的方法存在0°拉伸方向纤维受到切割损伤、尺寸精度差等问题，无法保证制备试样的质量和稳定性。

如专利公告号为CN11537321A的中国发明专利公开了支座定向纤维增强复合材料测试试样的模具及使用方法，其通过矩形凸台一和矩形凸台二的配合对试样进行成型，由于其加工试样的区域位于模具中心，在加工后脱模的过程当中，需要对试样进行多个方向的切割以制得适于进行测试的试样，但是切割过程当中，会对试样的边缘造成切割损伤，同时也在一定程度上改变了试样边缘的应力状况，对试样结果的精确性产生了影响，同时在一次加工过程当中，无法对多种类型的试样进行加工。

鉴于此，目前亟待提出一种具有精确定位、无切割损伤的碳纤维复合材料拉伸试样制备装置和制备方法。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有精确定位、无切割损伤特点的碳纤维复合材料拉伸试样的制备装置及制备方法。

本发明的碳纤维复合材料拉伸试样的制备装置，包括：

缠绕芯模，具有两个加工面和两个切断面，所述加工面和所述切断面交替设置且首尾相连；

所述加工面包括多个成模区和安装区；每个所述成模区具有至少一个缠绕凹槽，适于制备试样；

所述切断面为弧面，且沿所述切断面的弧面顶点设有加工槽，所述加工槽适于试样脱模；

底板，位于所述缠绕芯模一侧，与所述安装区可拆连接；

盖板，位于所述缠绕芯模另一侧，与所述安装区可拆连接；

缠绕夹持轴，所述缠绕夹持轴一端与所述缠绕芯模连接，另一端与纤维缠绕机连接。

进一步的，所述成模区至少为两个，每个所述成模区均位于相邻两个所述安装区之间；所述缠绕凹槽的槽宽为12.5±0.1mm，槽深为1～3mm。

进一步的，所述缠绕夹持轴为阶梯轴，包括一体连接的第一连接轴段、主轴段以及第二连接轴段；所述缠绕夹持轴的第一连接轴段与所述缠绕芯模连接；所述缠绕夹持轴的第二连接轴段与纤维缠绕机连接。