[发明专利]一种多尺度纤维制品接触形态测试装置及其检测分析方法

说明书

本发明公开一种多尺度纤维制品接触形态测试装置及其检测分析方法，包括平面接触形态测试系统和曲面接触形态测试系统，平面接触形态测试系统和曲面接触形态测试系统皆安装在机架上，该测试装置用于可视化地测定与分析在不同载荷下，不同纤维类型、不同组织结构的纤维束及织物与载体表面间接触形态；该测试装置既可以对生产织造过程中多尺度纤维制品与载体间的曲面接触形态进行测定，也可对使用过程中平面接触形态进行测定，为有效研究多尺度纤维制品表面性能及摩擦行为提供了方法，进而有效的改善多尺度纤维制品生产过程中的卷绕、纬纱移位等缺陷，提高产品质量。

技术领域

本发明涉及纺织品检测设备领域，特别涉及一种多尺度纤维制品接触形态测试装置及其检测分析方法。

背景技术

复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一，在航空航天，汽车，建筑等领域有着广泛的应用，如宝马i3电动车，其整体车身采用碳纤维复合材料制成；“梦想飞机”波音B787复合材料用量更是高达50%。纺织复合材料是含有纤维、纱线或织物的复合材料，构件工作时，复合材料中的树脂起着传递载荷的作用，大部分的负荷则由复合材料组成成分中的纤维、纱线或织物承担。因此，纤维及其制品本身的强度、模量、断裂伸长率等性能以及纤维制品在复合材料中的空间结构、体积含量等均影响着纺织复合材料的性能。而纤维及其制品的力学性能很大程度上受到织造工艺、产品质量及使用条件的影响。纵观纤维加工和服役的全过程，摩擦行为贯穿始终，其在很大程度上影响和决定了纤维及其制品的加工质量与风格参数。与此同时，由于纤维制品多由几何尺度细小的纤维丝加工而成，且存在较好的柔韧性，使其摩擦性能与刚性物体摩擦性能变化规律存有较大差异。对多尺度纤维制品的接触形态的影响因素及测试方法展开研究，对于掌握纤维及其制品表面性能和摩擦行为，改善织造工艺，提升纤维及其制品的产品质量，保障纺织复合材料力学性能具有重大意义。

现有的研究纤维制品表面性能的仪器设备往往局限于表面的摩擦系数、凹凸纹理等有限的几种参数；同时，各种测试仪器的实现原理多是基于传统的Amontons定律，只能定性的分析压力、速度等有限因素对摩擦系数等的影响。同时，纤维材料在力学性能方面更为特殊，由细小纤维构成的多尺度纤维制品与载体间的接触行为较刚性体更为复杂，纱线/纤维束粗细、织物结构、作用条件等均会对其接触形态造成影响，改变其摩擦行为；而现有的各种测试仪器无法精确的对上述数据进行测定。

因此，为解决上述问题，确有必要提供一种创新的多尺度纤维制品接触形态测试装置及其检测分析方法，以克服现有研究设备和方法的所述缺陷，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多尺度纤维制品接触形态测试装置及其检测分析方法，解决上述现有技术问题，可以实现多尺度纤维制品与载体间的平面及曲面接触形态的测定，并能够实现在不同载荷条件下对不同纤维类型、不同粗细的纤维束及其构成的不同组织结构的织物与载体间的接触形态进行分析，为纤维及其制品表面性能及摩擦行为的研究提供了新方法，提供了改善织造工艺的理论依据，进而提高纤维及其制品的质量。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种多尺度纤维制品接触形态测试装置，包括平面接触形态测试系统和曲面接触形态测试系统，平面接触形态测试系统和曲面接触形态测试系统皆安装在机架上，该测试装置用于可视化地测定与分析在不同载荷下，不同纤维类型、不同组织结构的纤维束及织物与载体表面间接触形态。

进一步，平面接触形态测试系统包括平面加压装置、光源a和工业相机a；工业相机a、光源a和平面加压装置由上至下依次设置。

进一步，平面加压装置包括压力传感器、法兰、测试板、透明玻璃板和回形压板；回形压板置于透明玻璃板上；透明玻璃板置于测试板上，两者之间用于放置待测样品；测试板通过法兰与压力传感器固连；压力传感器固定于工作台上；工作台固定于机架上。