[发明专利]碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件压缩性能测试方法

说明书

碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件压缩性能测试方法，采用胶接连接技术制备碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件力学压缩试验件，将压缩试验件装卡在力学试验机上，然后对压缩试验件进行加载，最后得到破坏载荷和相应的变形值。本发明解决了现有碳纤维增强树脂基复合材料管材力学性能测试方法不适用于薄壁复合材料管件的问题，通过采用新型压缩试验件制备方法，避免了试验过程中管件自身发生失稳破坏，为碳纤维薄壁复合材料管件提供了一种新的试验方法。使用该方法能够可靠的反映碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件实际的压缩性能。

技术领域

本发明涉及碳纤维增强树脂基复合材料管件压缩性能测试方法，适用于测定壁厚小于1.5mm(公称直径小于50mm)和直径与壁厚之比大于50(公称直径为50mm-100mm)的碳纤维增强复树脂基合材料薄壁管件的机械性能，属于碳纤维增强树脂基复合材料结构性能测试领域。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料杆、管结构是组成复合材料构件的一种典型单元，是航空、航天器结构中常用的结构组件，大型卫星天线支架等大多采用碳纤维增强树脂基复合材料管件。

碳纤维增强树脂基复合材料管件成型一般采用纤维缠绕、预浸料铺层、拉挤成型、热缩成型等工艺，不同的工艺方法和铺层设计在力学性能上具有较大的差别。

在工程实践中，碳纤维增强树脂基复合材料管件力学性能测试结果不但可以对产品设计构型和铺层进行优化，而且可用于对产品成型质量的检测。在测试过程中，碳纤维增强树脂基复合材料管件的壁厚、纤维类型以及试验件的尺寸精度对测试结果均有影响。目前常用的碳纤维增强树脂基复合材料管件的力学压缩性能测试方法为GB/T 5350-2005《纤维增强热固性塑料管轴向压缩性能试验方法》。该方法规定了制备试验件的方式，即将待测管件两端壁厚增加，但对于碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管材，采用该方法制备的试验件进行测试时，由于管壁较薄造成管件结构刚度较差，在加载时容易发生失稳，导致对试样附加弯矩，造成试样发生弯曲破坏，无法真实测量产品的实际压缩性能。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件压缩性能测试方法，保证了测试时试验件自身的稳定性，从而得到测量产品实际的压缩性能。

本发明的技术解决方案是：碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件压缩性能测试方法，步骤如下：

(1)利用机械设备从待测试碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件上截取一段作为测试用，截取时将管件内腔使用玻璃钢棒垫实，并对截取后得到的测试用管件两个端面铣加工，保证两个端面平行度0.05mm；

(2)为步骤(1)得到的测试用管件的一端分别加工金属接头，所述金属接头包括内套筒和外套筒，内套筒外径和测试用管件之间、测试用管件和外套筒内径之间的配合间隙为单边0.1～0.2mm；

(3)测量并计算测试用管件内径和外径平均尺寸、实际制备的内套筒外径平均尺寸以及外套筒内径平均尺寸，计算内套筒和测试用管件之间以及测试用管件和外套筒之间相互配合的间隙值；

(4)根据步骤(3)计算得到的间隙值，选择与待测试碳纤维增强树脂基薄壁复合材料管件相同牌号和规格的碳纤维丝束，使用胶黏剂浸渍碳纤维丝束，然后将浸渍的碳纤维丝束缠绕胶接在内套筒外径和测试用管件与外套筒胶接区域的外径上，常温固化24小时后使用800目水砂纸对碳纤维丝束进行打磨，保证内套筒和测试用管件之间以及测试用管件和外套筒之间的配合间隙值为单边0.1mm-0.2mm；

(5)将胶黏剂均匀涂刷在测试用管件、内套筒、外套筒之间的胶接表面，然后将内套筒和外套筒胶接在测试用管件一端，常温固化7天；

(6)重复步骤(2)—(5)，为测试用管件的另一端加工并胶接金属接头；

(7)利用数控加工设备在胶接好金属接头的测试用管件两端加工出装卡平面，加工完成后得到压缩试验件；