[发明专利]一种功能性微丝三维固形装置

说明书

本发明涉及一种功能性微丝三维固形装置，属于复合材料测试领域。包括移动右固定夹具、右移动夹具、左固定夹具、左移动夹具、双向滚轴、上PCB板和下PCB板、固定框等，其中移动右固定夹具、右移动夹具、左固定夹具、左移动夹具、双向滚轴、上PCB板和下PCB板组成可拆卸局部实验装置。微丝一端固定在上PCB板，另一端固定在下PCB板，当拉伸完成时，旋转双向滚轴按钮，带动移动右固定夹具、右移动夹具、左固定夹具、左移动夹具向内侧移动，同步夹紧上PCB板和下PCB板，实现固形，此时将可拆卸局部实验装置放置在固定框另一卡槽中，进行后续的弯曲形态加载，反映材料真实服役时的复合加载状态。

技术领域

本发明涉及复合材料测试领域，具体涉及功能性微丝材料领域。

背景技术

随着功能性微丝材料的不断发展，微丝材料已应用于纺织，复合材料和三维编织等领域，单根微丝的直径大多在微米级，考虑微丝在三维受力形态下不易固定，难以进行相应的一些拉伸，弯曲以及扭转等性能测试。其次，在性能测试中，传统测试方法如赵宏伟(CN105181500B)和崔利娜(CN103926160B)等设计了原位测试装置仅考虑二维形态下材料的失效破坏，并不能测试分析三维形态下复合载荷状态下材料的性能。并且，微丝难免会出现摩擦损耗，一旦出现这些问题，及时更换微丝材料就成了很必要的需求。

发明内容

要解决的技术问题

为了实现微丝在三维形态下的性能测试，本发明将对微丝在三维形态复合载荷下的测试装置以及模块化结构进行设计，反映材料真实服役时受力状态，在受到复合载荷后可实现固形，方便进行性能测试，实现模块化设计，各个零部件以及微丝材料可以实现快速拆卸更换，保证微丝材料性能测试的可持续性。

技术方案

一种功能性微丝三维固形装置，其特征在于包括传动机构、可拆卸局部实验装置、固定机构、拉力传感器、光栅尺、传动机构和CCD相机；微丝固定在可拆卸局部实验装置上，可拆卸局部实验装置可水平或垂直安装在固定机构上，传动机构与可拆卸局部实验装置连接带动可拆卸局部实验装置运动，通过力传感器、光栅尺分别测试微丝的受力和位移，通过CCD相机观测功能微丝材料在复合加载中的微观形态变化。

本发明进一步的技术方案为：所述的可拆卸局部实验装置包括右固定夹具、右移动夹具、左固定夹具、双向滚轴、左移动夹具、上PCB板和下PCB板；微丝的一端固定在上PCB板上，另一端固定在下PCB板上，上PCB板和下PCB板的两侧分别卡入左移动夹具和右移动夹具的卡槽内，双向滚轴依次穿过左固定夹具光孔、左移动夹具螺纹孔、右移动夹具螺纹孔、右固定夹具的光孔，转动双向滚轴可移动左移动夹具和右移动夹具使上PCB板和下PCB板固定。

本发明进一步的技术方案为：所述的右固定夹具、右移动夹具、左固定夹具、双向滚轴、左移动夹具采用光敏树脂3D打印而成。

本发明进一步的技术方案为：所述的固定机构包括底座、固定板、固定框、上固定夹具和下固定夹具，固定板固定在底座上，固定框固定在固定板上，上固定夹具一端连接可拆卸局部实验装置，另一端连接固定框的上端，下固定夹具一端连接可拆卸局部实验装置，另一端连接固定框的下端。

本发明进一步的技术方案为：所述的固定框上设有与可拆卸局部实验装置配合的卡槽，可拆卸局部实验装置可水平或垂直的安装在可拆卸局部实验装置上。

本发明进一步的技术方案为：所述的传动机构包括电机、减速器、两级蜗轮、蜗杆、滚珠丝杠、移动滑块、刚性联轴器I、刚性联轴器II和刚性联轴器III，电机与减速器相连，减速器与蜗杆通过刚性联轴器III连接，两个蜗轮通过轴承连接，蜗杆与一个蜗轮配合，另一蜗轮与滚珠丝杠上的刚性联轴器I连接，滚珠丝杠上的移动滑块与刚性联轴器II连接。

有益效果