[发明专利]一种复合材料杆微屈服强度测量装置及方法

说明书

本发明提供了一种复合材料杆微屈服强度测量装置，涉及材料性能测试技术领域，采用位移传感器进行非接触长度测量，无磨损，探头对被测试样不施加机械外力，避免了接触式长度测量过程中人为操作的影响，长度测量精度优于0.1um，达到几十纳米量级，测量精度高；采用控温组件为整个测试系统提供稳定的热环境，把试样本身由于环境温度波动引起的热膨胀变形降到最低，将测量误差降到最低。本发明还提供一种复合材料杆微屈服强度测量方法，采用上述测试装置测量。本发明的复合材料杆微屈服强度测量装置及方法，解决现有技术中粘接工艺及环境温度波动对测量结果产生影响的技术问题，提高了复合材料杆微屈服强度测量的精度。

技术领域

本发明涉及材料性能测试技术领域，具体涉及一种复合材料杆微屈服强度测量装置及方法。

背景技术

微屈服强度通常是用试样卸载后产生10^-4～10^-7残余形变时的应力值来表示，或用应力与应变的直线关系发生偏离时(在相同的残余形变容限下)的应力值来表示。当外加应力超过了材料真实弹性极限后，这种微量的塑性变形就可以被检测到，这种微应力下的塑性变形行为称为微屈服。10^-7到10^-4程度的永久变形对许多复合材料部件，如精密仪器部件和光学部件的性能有关键的影响，它能反映材料微塑性变形抗力的本质。微屈服强度是评价材料尺寸稳定性的一个十分重要的指标，精密仪器装配的拧紧力、粘合力等应力足以使零件产生微小变形，并且与配合零件(如钢轴、钢螺钉、钢轴承)在温度变化时膨胀系数的差别使原来的预紧力发生较大的变化，足以导致材料产生不可恢复的永久变形，配合精度、结构应力随之发生变化，导致仪器精度丧失。

目前，微屈服强度的测试方法尚不完善，远未达到标准化的程度，这严重制约了尺寸稳定性及尺寸稳定化处理工艺的研究。郑州大学邓高生等人在论文“短碳纤维增强2024铝基复合材料微屈服行为研究”中采用加载-卸载法进行微屈服强度测试，在MTS5105型电子拉伸机上进行，在试验前，首先粘贴应变片于试样标距部位，采用STR-B型多功能直流电阻测试仪测量试验过程中应变电阻，进而得到残余应变。反复进行等级加载、卸载，一直试验到应变片的残余应变超过规定的为应变为止。

但是，现有技术中，要求粘贴到试样上的每个应变片纵向均与试样轴线平行且位置一致，对粘接工艺要求极高，也就是说测量结果的准确度受粘接工艺影响很大，应变片粘接不规范会直接导致测量误差比较大，而且很难保证每个应变片的粘接一致性。另外，现有技术中测试环境也没有进行严格的温度控制，由于环境温度波动引起的材料热变形会直接影响试样残余应变量，导致测量误差比较大，无法满足微屈服强度的高精度测量需求。

鉴于此，有必要研究一种复合材料杆微屈服强度测量装置及方法，解决现有技术中粘接工艺及环境温度波动对测量结果产生影响的技术问题，提高了复合材料杆微屈服强度测量的精度。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的上述缺陷，提供一种复合材料杆微屈服强度测量装置及方法，解决现有技术中粘接工艺及环境温度波动对测量结果产生影响的技术问题，提高了复合材料杆微屈服强度测量的精度。

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：

本发明提供了一种复合材料杆微屈服强度测量装置，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；