[发明专利]一种变支点测束纤维拉压应力的机构及用途

说明书

本发明提供了一种变支点测束纤维拉压应力的机构及用途，包括定、动夹持机构，定夹持机构设于用于实现拉伸力传递的受力架上，动夹持机构设于移动架上，测力机构连接受力架，还包括用于驱动移动架移动并测量移动架位移的拉伸机构和测量控制系统。通过拉压机构驱动移动架，使束纤维被拉伸或压缩，并测得位移量；通过由拉伸支点或压缩支点和简支梁组成的杠杆将力值缩小或放大后传递到力传感器上。本发明实现了在所测力值2个数量级及以上的调节，可以解决以往高负荷和低负荷测试必须分开，必须采用两种量程传感器的做法，尤其是在测量同一柔性材料或各向异性材料时无法原位测量的问题，提高了测试精度，可用于束纤维、膜、织物等片状材料的测试。

技术领域

本发明涉及一种变支点测束纤维拉压应力的机构及用途，属于束纤维力学测量仪器技术领域。

背景技术

由于当今世界经济的飞速发展和科学技术的飞跃进步，各个行业对材料的各种力学性能要求越来越高，相应的提高了对实验仪器性能的要求。特别是对纺织行业，每年纤维总需求量为5000万吨。如何对这些纤维的力学性能进行简单、快速而准确的测量成为重要课题。之前对纤维力学性能的测量仪器大都是针对单根纤维，但对单根纤维测量不仅费时费力、比较繁琐，而且测试结果不能准确全面的反映整个纤维集合体的性能。尤其是对天然纤维，其单纤维强力的离散系数一般比较大，为了得到有意义的平均强力必须测量数百根以上。束纤维强力测试是纤维力学性质测量的一种重要方法，其制样方便，测试快速，可以满足工业化生产中的快速测量的要求，而且它比单纤维强力测试更加方便、快速，可以准确的表征纤维的力学性质。对束纤维进行力学测量，可以从束强曲线上提取相应的特征值，从而可以对纤维的整体性能进行表征，也可以用束强测试来反推单纤维的性质。所以束纤维强力在表征纤维力学性质时比单纤维强力更具优势。

1942年，Pressley发表了关于平行纤维束法强力测试仪的一篇文章标志着束纤维强力测试机构的研究和应用的开始。之后Brown研制了Clemson束强仪和Hertel研制了Stelometer来测量束纤维的断裂强力和断裂伸长，两种仪器都是等负荷拉伸型，被广泛应用在棉纤维和羊毛纤维的强力测试中，但是其缺点是手工操作。

美国农业部和棉花生产者在二十世纪六十年代研制了棉纤维大容量测试系统(HVI)，但是此系统只能应用到棉纤维上。与此同时澳大利亚联邦科学院(CSIRO)研制了一种应用到羊毛纤维的强力机构Sirolan-TENSOR，Sirolan-TENSOR比传统的测试方法更快，实现了对羊毛纤维或者一些其他纤维的束纤维强力测试，但只能用于毛纤维。最近几年，德国的Textechno公司研制了一种更先进的棉束纤维长度分布及强力测试仪FIBROTEST，其测量更快速、方便。国内也由长岭纺机研制了棉纤维大容量测试系统，但在普通束纤维强力仪方面很少有研究。而且这些测试仪器价格比较昂贵，对使用环境、操作维护人员的要求相当高，不适合一般企业的大量使用。

在纤维材料的研究中，纤维横向压缩性能的测量，特别是交叠纤维的压缩性能，对于纤维制品实际使用安全以及结构设计均有重要实际意义，该问题在复合材料和人体血管、导管材料中显得尤为突出。

目前，对束纤维的轴向拉伸性能研究较多，而对束纤维的轴向压缩主要集中在对纤维集合体的压缩，大多采用Instron强力实验仪，其方法是将松散的一定量的纤维放入一固定横截面积的圆筒中，在纤维上方的可沿筒壁垂直移动的圆盖上加有压力，随压力增加，测试纤维的变形量和平均密度。这中测试方法较好地反应了纤维集合体的综合性能，包括纤维的压缩和弹性，但不能反应束纤维轴向或横向单一方向的压缩性能，而且测试结果与所用纤维量、压头大小和负荷大小有关，测试结果不准确，重现性不高。

发明内容

本发明要解决的是束纤维力学测试时高负荷和低负荷测试必须分开，必须采用两种量程传感器，尤其是在测量同一柔性材料或各向异性材料时无法原位的问题。