[发明专利]一种织物铺覆变形特性测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种测试仪器，具体地说，是一种对不同类型织物的铺覆变形特性进行测试的仪器。

背景技术

目前，织物被越来越多地用于航空、航天、汽车及船舶等领域中复杂形状制件的制备，其应用形式主要包括采用干态织物制备异型预成型体或利用织物预浸料进行铺覆成型。织物在进行铺覆成型时，受多个因素的影响，容易出现纤维错向、间隙及褶皱等铺覆缺陷，会严重影响制件的最终成型质量，而目前尚缺乏此类测试仪器，制约了织物制件的应用及发展。因此，有必要研制一种织物铺覆变形特性测试仪，在织物制件生产制造前，对织物铺覆变形特性进行测试，为优化织物制件成型工艺参数及提高其成型质量提供参考，这对降低织物制件的制造成本以及促进其在我国航空、航天、汽车及船舶等领域中的发展应用具有重要意义。

目前，国内外关于织物铺覆变形特性测试仪器的研究较少。德国的TEXTECHNO公司于2012年研发了一套DRAPETEST仪器(http：//www.textechno.com/index.php/en/fabric-testing-products-77/drapetestl-products-165)，用于对织物的铺覆特性进行检测。该测试仪主要由半球顶出装置、压紧装置、图像采集系统及控制系统组成，其测试性能较好，但压紧装置施加的压紧力不可调。J.Sirtautas，A.K.Pickett，P.Lépicier.A mesoscopic model for coupled drape-infusion simulation of biaxial Non-Crimp Fabric[J].Composites：Part B，2013，V47：48-57.介绍了J.Sirtautas等人采用的一种织物铺覆变形特性测试装置，该测试装置结构简单，测试过程繁琐且测试精度不高。S.Bel，N.Hamila，P.Boisse，et al.Finite element model for NCF composite reinforcement preforming：Importance of inter-ply sliding[J].Composites：Part A，2012，V43：2269-2277.介绍了S.Bel等人采用的一种织物铺覆变形特性测试装置，该测试装置结构过于简单，测试步骤繁琐、测试精度不高且重复性不好。

发明内容

本发明的目的是：设计一种织物铺覆变形特性测试仪，实现对织物试样铺覆时的变形特性进行测试，为优化织物铺覆工艺和提高织物复杂制件的成型质量提供技术支撑。

本发明的技术方案是这样实现的：织物铺覆变形特性测试仪主要由测试仪箱体、半球顶出机构、试样托台、压紧机构、限位装置、控制箱、计算机等组成。测试时，将织物试样置于试样托台上的测试位置后，用压紧机构将其周边压紧，在试样不被破坏的情况下，允许其变形；半球顶出机构自试样中心下方按计算机中调定的速度将其均匀顶出，使其沿半球头外轮廓形成铺覆表面；通过辅助工具(如相机、量尺等)采集铺覆表面信息，并用计算机进行处理与分析，获得织物铺覆变形特性的准确数据，以对织物试样铺覆后出现的缺陷进行定量表征，这些缺陷主要包括纤维错向、间隙及褶皱等。通过对织物铺覆变形特性的测试，可为优化织物制件成型工艺参数、提高其成型质量提供技术支撑。

试样托台是测试操作的工作台，固定在测试仪箱体上方，其中心开有通孔，通孔直径大于半球头直径，半球头在运动时可穿过试样托台中心孔；沿中心孔周围开有环形凹槽，凹槽内径等于试样托台中心孔直径，外径大于压紧环外径。

半球顶出机构主要由电机座、电机、联轴器、丝杠、光杠、滑板、测力传感器、安装座、半球头等组成。电机座上端固联在所述试样托台下表面，电机安装在电机座下端，并通过联轴器与丝杠相连，丝杠通过固定在所述试样托台下表面上的支撑座(二)和固联在电机座上的支撑座(一)实现双端支撑，丝杠螺母与一滑板相连，滑板通过滑动轴承与两根光杠相连，两根光杠顶端分别通过连接在所述试样托台下表面上的两个固定座实现单端支撑，丝杠起动力传递作用，光杠起辅助导向作用，丝杠及光杠的中心线所在的安装圆直径大于半球头的直径，相邻丝杠及光杠之间的夹角为120度；在滑板中心顶部安装有测力传感器，该测力传感器通过一个支撑座与一个半球头相连，可对半球头的顶出力进行准确测量，电机的转动通过丝杠和滑板转化成半球头的上下运动。