[发明专利]一种复合材料杆微屈服强度测量装置及方法

权利要求书

1.一种复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，包括用于加载的电子万能试验机，装配有复合材料杆试样的长度测量系统；

所述长度测量系统包括设置于所述试样中上部的圆环形结构的引伸环支撑板，所述引伸环支撑板与所述试样通过树脂胶粘接固定，在所述引伸环支撑板的上表面固定引伸环，在所述引伸环的下表面沿圆周向均匀安装若干位移传感器；还包括设置于所述试样中下部的圆环形结构的引伸筒支撑板，所述引伸筒支撑板与所述试样通过树脂胶粘接固定，在所述引伸筒支撑板的上表面固定引伸筒；在所述引伸筒的上表面设有若干与所述位移传感器一一对应的凸台，所述位移传感器测量所述凸台的上表面到所述位移传感器的距离变化量用于表征所述试样的长度变化量；

所述长度测量系统还包括控温组件，用于提供稳定的热环境，所述控温组件包括加热筒、加热筒端盖、加热片、隔热垫及保温材料，所述加热筒固定于所述引伸筒支撑板上将所述引伸筒包围，所述加热筒不与所述引伸筒支撑板直接接触，中间通过隔热垫进行隔热，所述加热筒端盖固定于所述引伸环的上表面，所述加热筒端盖不与所述引伸环直接接触，中间通过隔热垫进行隔热，在所述加热筒的外表面、所述加热筒端盖的一个端面粘接所述加热片，所述保温材料包裹于所述加热筒和所述加热筒端盖的外表面；

所述试样的两端分别设有金属端盖，所述金属端盖与所述试样通过树脂胶粘接，用于将所述试样的端面封闭；测试时，所述长度测量系统置于所述电子万能试验机的底座上，在所述金属端盖上加载间接作用于所述试样。

2.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述位移传感器采用电容式位移传感器，分辨率为4nm，绝对误差小于0.1um；所述引伸环的下表面通过研磨控制平面度误差小于0.005mm。

3.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述位移传感器和所述凸台的数量均为4个，所述位移传感器按照90°间隔均布安装在所述引伸环的下表面。

4.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述凸台的上表面通过研磨控制平面度误差小于0.001mm。

5.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述引伸环支撑板、所述引伸筒支撑板、所述引伸环、所述引伸筒的材质均为殷钢，热膨胀系数为0.03×10^-6/℃；

所述引伸环支撑板、所述引伸筒支撑板、所述引伸环、所述引伸筒及所述控温组件的中轴线共线。

6.根据权利要求5所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述引伸环支撑板的内径为(80±0.5)mm，外径为112-116mm，厚度为8mm；所述引伸环的内径为92-96mm，外径为144-148mm，厚度为4mm；

所述引伸筒支撑板的内径为(80±0.5)mm，外径为144-148mm，厚度为8mm；所述引伸筒的内径为104-108mm，外径为144-148mm。

7.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，粘接采用的树脂胶为J133环氧树脂胶。

8.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述金属端盖通过研磨控制平面度和平行度误差均小于0.02mm，材质为304不锈钢、铝合金、钛合金中的任意一种；与所述试样粘接前对所述金属端盖的粘接面进行喷砂处理。

9.根据权利要求1所述的复合材料杆微屈服强度测量装置，其特征在于，所述保温材料的厚度为(20±1)mm，所述加热筒和所述加热筒端盖的材质为2A12铝合金，壁厚为(2±0.1)mm，表面进行染黑处理；所述隔热垫的材质为聚酰亚胺；所述控温组件控制所述试样在测试过程中处于(24±0.1)℃的恒温环境中。

10.一种采用权利要求1-9任意一项所述的复合材料杆微屈服强度测量装置进行测量的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：制备复合材料杆试样，测量所述试样的原始长度L₀，所述试样的横截面积S；

S2：完成所述试样与所述长度测量系统的装配，之后置于所述电子万能试验机的底座上，调整好位置；

S3：启动所述控温组件进行加热，对所述试样的测试区域进行高精度控温，使其温度稳定；

S4：开启所述位移传感器，热浸1h后，将所述位移传感器调零；

S5：开启所述电子万能试验机，采用压缩并逐级加载的方式，每次增量加载后进行卸载允许所述试样松弛，记录所有所述位移传感器的测量值，取平均值即为所述试样的长度变化值△L，在所述试样的长度残余变形△L/L₀达到1×10^-6时，记录此时的载荷值F，计算所述试样的微屈服强度σ＝F/S。