[发明专利]带基体纤维束的双轴拉压试验件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料力学测试领域，具体涉及带基体纤维束的双轴拉压试验件及其制备方法。

背景技术

带基体纤维束为复合材料中的主要承力结构。研究表明复合材料的宏观力学行为以及细观失效过程与带基体纤维束的力学性能密切相关。近年来，随着复合材料多尺度计算方法的兴起，将带基体纤维束作为小复合材料从而对复合材料的力学性能进行深入研究的方法成为复合材料多尺度计算领域中的热门问题。带基体纤维束在复合材料中一般处于多轴耦合应力状态，其中常见的应力状态之一为拉压应力状态，因此只有开展双轴拉压实验才能深入研究带基体纤维束的力学性能。

目前，在现有技术中主要存在针对纤维束材料的拉伸（中国专利CN101949797B，一种金属纤维微拉伸力学性能测试方法及装置、中国专利CN102426135B，一种碳纤维复丝及碳纤维线缆拉伸测试用夹具辅助工具）、压缩（中国专利CN100561176C，纤维材料横向压缩性能的测量方法及装置、中国专利CN101650282B，一种单丝纤维压缩性能的测量方法及装置）等试验方法，未见针对纤维束材料双轴拉压试验方法的报道。由于带基体纤维束材料在形态上为直径较小的棒状，因此很难直接对带基体纤维束进行双轴拉压试验。

对于非纤维束状材料,双轴拉压实验方法一般采用十字形双轴拉压试样（中国专利CN103267672B，《一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法》）、正方形板状双轴拉压试样（中国专利CN104316393A，《用于材料双轴拉伸试验的加载装置及方法》）或正方形块状双轴拉压试样（中国专利CN201955268U，《一种混凝土双轴拉压的加载测试装置》）。十字形双轴拉压试样一般需要附加防压缩失稳装置（中国专利CN103267672B，《一种双轴板料拉压循环加载实验防弯系统和方法》）防止试样在压缩载荷下发生失稳。正方形板状双轴拉压试样尺寸大，实验中消耗的材料多，增加了批量实验的成本。正方形块状双轴拉压试样采用胶接的方式传递轴向拉伸载荷，对于拉伸强度较高的纤维增强复合材料该方法不能有效加载。因此，依靠现有技术难以对带基体纤维束开展双轴拉压试验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而供一种制作简单、实验成本低、试验件质量好、不易发生压缩失稳的双轴拉压试验件及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

带基体纤维束的双轴拉压试验件，包括长条形试样，其中：长条形试样由纤维布沉积基体构成，长条形试样中间部分为测试部，两端为夹持部，测试部内只有经向纤维，并且经向纤维沿长条形试样宽度方向周期分布，夹持部为编织结构，测试部受压缩载荷加载的两侧面固定有减阻橡胶，减阻橡胶的长度与测试部长度相同，减阻橡胶的外侧固定有压缩载荷加载头。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

减阻橡胶通过胶水与测试部粘结固定。

压缩载荷加载头通过胶水与减阻橡胶粘结固定。

减阻橡胶的厚度与测试部厚度相同。

压缩载荷加载头为T形载荷加载头。

一种带基体纤维束的双轴拉压试验件的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、制备带基体纤维束的单层预制体：将二维编织纤维布中间段的纬向纤维抽出，只留下经向纤维；抽取纬向纤维时不能打乱经向纤维的周期性；

步骤二、将步骤一中得到的纤维布沿厚度方向层叠起来并固定在模具上，反复沉积基体得到带基体纤维束平板；

步骤三、加工沉积基体后的带基体纤维束平板得到长条形试样；

步骤四、在长条形试样中间测试部两侧的压缩载荷加载处固定减阻橡胶；

步骤五、在减阻橡胶外侧固定压缩载荷加载头得到带基体纤维束的双轴拉压试验件。

与现有技术相比，本发明的带基体纤维束的双轴拉压试验件及其制备方法，有益效果在于：

(1)本发明能够实现带基体纤维束的双轴拉压实验。长条形带基体纤维束双轴拉压试样比十字形双轴拉压试样以及正方形板状双轴拉压试样更加节约实验材料，降低了批量实验的成本。

(2)本发明采用的长条形带基体纤维束双轴拉压试样在压缩载荷作用方向的尺寸小，因此在压缩载荷作用下试样不会发生失稳从而无需附加试样防压缩失稳装置，简化了压缩载荷加载装置，提高了实验的可靠性。

(3)本发明采用的减阻橡胶可以减小试样与压缩载荷加载头之间的轴向阻力，因此轴向载荷的测量结果更加准确。

附图说明

图1为未抽取纬向纤维的纤维布示意图；