[发明专利]一种柔性压电复合材料的弯曲半径测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种柔性压电复合材料的弯曲半径测量装置及方法，所述装置包括弯曲半径测量机构和弯曲控制机构；所述弯曲半径测量机构包括控制弯曲半径测量机构前后移动的前后滑轨、固定前后滑轨的前后固定旋钮、支架、水平梁、调节水平梁高度的竖直微调螺母和固定水平梁的竖直固定旋钮；所述弯曲控制机构包括步进电机、步进电机驱动的距离控制滑块、控制滑块水平移动的水平滑轨、毫米尺、固定样品夹具和控制步进电机的装置控制面板。本装置可实现柔性压电复合材料的任意弯曲半径下的性能测试，连续调节弯曲半径大小，可针对不同类型的具有一定力学强度、一定柔性的压电复合材料进行测量，测试方法能更加直观展现弯曲半径与材料之间的变化规律。

技术领域

本发明涉及及柔性材料性能测试技术领域，具体涉及一种柔性压电复合材料的弯曲半径测量装置及方法。

背景技术

柔性压电复合材料是由压电陶瓷材料与环氧树脂等高分子聚合物复合而成，具有一定的柔性与刚度，被广泛应用于传感、驱动和健康监测领域。传统压电陶瓷材料脆性高、韧性差，而柔性压电复合材料具有较好的变形性能和良好的疲劳性能，可以适用于各种曲面结构上，实现曲面结构的传感、驱动和健康监测功能，是一种新型的具有应用前景的功能材料。

近年来，各种材料的应用逐渐向小型化、微型化发展，特别对于柔性器件来说，其需求量不断增大。但是目前来说，柔性压电复合材料的性能测试往往需要材料发生一定的变形量，而弯曲半径就是一个很好的标准，但是对于柔性压电复合材料的弯曲半径测量却缺少有效的测量方法，不能明确的展示弯曲半径大小与性能的函数关系。

目前柔性压电复合材料表征弯曲半径与材料的性能之间变化规律，如专利号为CN1057849，专利名称为“一种测量柔性材料性能随弯曲半径变化规律的装置和方法”，装置中包括多个片状多边形材料，用于固定和支撑管状或柱状体，和用于标注曲率半径的各管状或柱状材料，该装置的使用需要将样品贴合与各个管状或柱状材料上，可以实现测量柔性材料性能随弯曲半径变化规律的装置，其中样品通过金线或银浇方法与相应测试仪器连接，例如测量纤维两段固定在弯曲装置上，测量其螺旋变形下性能的变化规律，缺点是不能将任意调节弯曲半径大小与测量弯曲半径相结合，若是能精确调节弯曲半径但是能变化的半径大小有限且固定，不能很好的实现任意弯曲半径下的材料性能检测；不能实现随机调节弯曲半径，效率较低，测量较局限，以至于不能连续的检测出弯曲半径与材料性能之间的变化规律，目前的方案不能较为准确的测量其弯曲半径。

因此，亟待发明一种装置和方法，可以有效实现任意柔性压电复合材料的弯曲半径测量并能研究弯曲半径与性能之间的关系。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种柔性压电复合材料的弯曲半径测量装置及方法，本装置可实现柔性压电复合材料的任意弯曲半径下的性能测试，连续调节弯曲半径大小，可实现弯曲半径较为精准的调控，同时可针对不同类型的具有一定力学强度同时具有一定柔性的压电复合材料进行测量，测试方法能更加直观展现弯曲半径与材料之间的变化规律，解决了上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种柔性压电复合材料的弯曲半径测量装置，所述装置包括弯曲半径测量机构和弯曲控制机构；所述弯曲半径测量机构包括控制弯曲半径测量机构前后移动的前后滑轨、固定前后滑轨的前后固定旋钮、支架、水平梁、调节水平梁高度的竖直微调螺母和固定水平梁的竖直固定旋钮；所述弯曲控制机构包括步进电机、步进电机驱动的距离控制滑块、控制滑块水平移动的水平滑轨、毫米尺、固定样品夹具和控制步进电机的装置控制面板；通过步进电机实现给样品施加不同的步进位移，实现样品弯曲，通过上述弯曲半径测量装置实现弯曲半径的测量。

优选的，所述的支架设置在前后滑轨的上方，所述支架可在前后滑轨上移动，并可通过前后固定旋钮固定支架与前后滑轨之间的移动；所述的水平梁设置在支架上，并通过竖直微调螺母和竖直固定旋钮来调节水平梁的高度和固定水平梁。

优选的，所述的样品采用固定样品夹具将其固定，所述样品的另一端与距离控制滑块连接，步进电机驱动距离控制滑块移动使样品随之弯曲，便于测量。