[发明专利]纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置

摘要

纤维压缩弯曲性能测量的方法及装置，涉及包括棉、毛、丝、麻、化纤及其它高性能纤维或纤维状物质的测量。本发明由采用高精度微力传感器、多功上夹头和能作水平与垂直运动的下夹持器组成的力—位移测量机构，可获取纤维头端应力和纤维轴向应变等数据及模拟人体皮肤的刺扎效果。采用光学系统实现同步把纤维轴向压力下的变形转换为数字图象输入计算处理，获取纤维细度、握持长度、挠度和各点曲率与位移等变量并经计算机实时采集数据对测量参数进行控制，通过理论模型和算法软件快速测定实时压力、挠度、纤维弯曲形态等应变曲线和相关特征参数等。其适用于直径5～200μm、长度为1～25mm突出纤维的轴向压缩弯曲性能测量和长度为0～150mm纤维的拉伸测量。

主权项

1、一种纤维压缩弯曲性能测量的方法，其特征在于：①通过制样模板(43)获取纤维试样-纤维针(41)；②在一个测量腔(1)里完成下列操作：a、选取压缩用上夹头(32)、夹头膜(33)表面模拟材料和调整夹持方式；下夹持器(5)完成纤维针(41)握持；b、通过测量腔(1)正面可开启的面板上镶有的放大镜(13)的观察，粗略估计纤维针(41)X轴的中心位置；c、通过计算机处理(9)控制微电机(61)，经传动机构带动位于试样平台(6)上的下夹持器(5)，沿垂直方向作上升、下降运动，完成纤维针(41)轴向弯曲；通过下夹持器(5)水平方向的左、右移动，完成纤维针(41)弯曲状态下的滑移摩擦；d、通过手动转动和微调平移下夹持器(5)，使纤维针(41)轴线对中并与弯曲平面垂直于光路；同时，使光线由光源(71)、纤维针(41)、物镜(74)或直接至CCD摄像头(75)在同一个轴线上，完成光路和试样纤维针(41)的对中；通过模数转换(82)将所成的纤维针(41)压缩弯曲模拟图象转换成数字图象，经计算机处理(9)测量、计算弯曲变形和挠度；e、通过力传感器(21)，动态测量纤维针(41)自由接触端的微力值变化的模拟信号经采集和温度补偿、滤波和放大电路(81)以及模数转换(82)，输入计算机处理(9)作数据处理；f、计算机处理(9)依据给定的理论模型和算法进行数据处理，绘出纤维针(41)压缩变形的压力-位移曲线和挠度-位移曲线；结合纤维针(41)压缩过程中图象处理和上述曲线数值解出纤维针(41)细度、握持长度、挠度、压缩、弯曲模量、临界压缩力值和应力分布。