[发明专利]一种双轴拉伸强度试验十字型试件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种双轴拉伸强度试验十字型试件，包括中芯区和四个伸臂，四个伸臂围绕中芯区向外延伸并组成十字形，每个伸臂通过过渡区与中芯区连接，伸臂的端部为夹持端，夹持端设置有夹持端橡胶棒，夹持端橡胶棒用于连接双轴拉伸试验机的夹具；双轴拉伸强度试验十字型试件被设置为：进行双轴拉伸强度试验时，伸臂将双轴试验机的拉力传递至过渡区，最后施加到中芯区，中芯区为双轴拉伸测试核心区，拉伸破坏先发生于中芯区。本发明还提供了一种上述双轴拉伸强度试验十字型试件的制作方法。本发明可测定和表征织物膜材双轴拉伸强度，破坏发生于单层测试区，伸臂和过渡区加强而后破坏，可应用于建筑膜材、飞艇蒙皮和其它工业织物领域等。

技术领域

本发明涉及一种用于测试织物膜材双轴拉伸强度的试件及其制作方法，尤其涉及一种双轴拉伸强度试验十字型试件及其制作方法，该试件可用于建筑膜材、飞艇蒙皮等织物膜材的双轴强度测试，属于材料力学实验技术、建筑结构材料试验技术领域。

背景技术

织物膜材常由织物基布和涂层组成，或者织物基布与多功能层复合。织物基布由高分子纤维经纺纱编织而成，涂层是在基布表面涂覆功能层。织物膜材作为一种轻质高强的复合材料，广泛应用于建筑、航空航天等领域，基本受力为二维复杂受力状态。针对织物膜二维受力状态在正常使用阶段的力学性能研究已经广泛采用双轴拉伸试验方法，但针对织物膜材强度及失效目前仍仅采用单轴拉伸试验及设计方法。由于织物膜材的织物结构具有正交异性、非线性特征，单轴拉伸强度不能准确表征其二维复杂应力强度，目前缺少织物膜双轴拉伸强度试验的有效方法。

对于织物膜材的双轴试验已经有了广泛的研究。双轴拉伸试验机与双轴拉伸测试方法都有了很大发展。但是目前的研究还是集中于双轴弹性力学性能研究，并没有双轴拉伸强度的试验方法出现。例如：

陈务军著的“膜结构工程设计”(中国建筑工业出版社，2005.3.)介绍膜材参数、撕裂试验方法、双轴拉伸测试方法。

李阳著的“建筑膜材料和膜结构的力学性能研究与应用”(同济大学博士学位论文，2007.8)研究了双轴拉伸试验机，定制了加载谱和试验方法。

陈务军、王利钢、高成军著的“P/G类建筑织物膜材双轴剪切试验及力学特性分析”(建筑材料学报，2016，03:539-543)研究了织物膜材的双轴剪切试验方法及膜材的剪切力学性能。

双轴拉伸强度试验目前多应用于金属材料测试，并已取得了重要进展和成果。

任家陶、李冈陵、豆志武著的“双向拉伸试验的进展与钛板双向拉伸的强化研究”(实验力学，2001，02:196-206.)进行了金属材料的双轴拉伸试验，及钛板的双向拉伸力学性能进行了研究。

鲁帅著的“双轴拉伸原位力学测试装置的设计分析与试验研究”(吉林大学硕士学位论文，2015)研究了双轴拉伸力学试验装置，并对多种金属材料的双向应力下的力学性能开展试验。

目前用于正常使用阶段力学行为研究的织物膜材双轴拉伸十字型试件，在应力水平较高时，由于切缝、倒角等应力集中和边缘效应，试件在双轴拉伸应力水平远低于单轴拉伸强度时出现破坏，其应力值不能表征织物膜双轴拉伸强度，其破坏形态不能揭示双轴拉伸真实力学行为机理。由于金属具有优异机械加工属性，用于金属双轴拉伸强度试验的试件可通过加强设计加工。目前这些技术均不能用于织物膜双轴拉伸强度试验。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种织物膜材双轴拉伸强度试验十字型试件，及制作方法，配合使用双轴拉伸试验机，可进行织物膜材双轴拉伸强度试验。