专利名称：一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能检测评价的分
析设备。
背景技术：
纤维纺织结构复合材料是以天然(化学)纤维、纱线或织物等纺织品作为增强结
构制成的先进复合材料，具有价廉质轻、可自然降解(天然纤维)的特点，还具有比强度、比
模量高、各向异性小等优点，是其他的增强材料无法比拟的。由纤维纺织材料制成的复合材
料被广泛应用于室内装饰装修、航空航天、消防器材及汽车内部装饰等多个领域。
由于纤维织物具有经纬向交织结构的特点，目前纺织行业对织物拉伸性能的研究
主要集中在织物的单向拉伸和双向拉伸方面，这对准确评价织物的性能并最终确定纺织结
构复合材料的性能是非常有益的。然而，由于制成的纺织结构复合材料在实际工作环境中
的受力情况往往都是处于多方向、不同大小的复杂状态条件下，这给纤维织物及纺织结构
复合材料的质量评价带来一定的困难。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性
能分析仪，可以对纤维织物及纺织结构复合材料进行三维多向受力的性能评价。 为了解决上述问题，本发明提供了一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性
能分析仪，包括X轴拉压单元、Y轴拉压单元、垂直顶破单元和数字散斑(DSCM)测试单元；
其中， 所述X轴拉压单元用于所述待测材料在X轴向的拉伸或压縮测试； 所述Y轴拉压单元用于所述待测材料在Y轴向的拉伸或压縮测试； 所述垂直顶破单元用于所述待测材料在被进行X轴拉伸和/或Y轴拉伸时，对所
述待测材料施加沿与所述X轴和Y轴所在平面呈90。夹角方向的顶靠力； 所述数字散斑测试单元用于测量所述待测材料受力破坏时的形变过程和破坏趋势。 优选地，所述垂直顶破单元包括垂直顶破头、第一调速电机、第一传动控制系统和基座，第一调速电机和第一传动控制系统设置在所述基座上，垂直顶破头设置在第一传动控制系统的动力输出端，第一调速电机设置在第一传动控制系统的动力输入端，所述第一调速电机通过所述第一传动控制系统控制所述垂直顶破头的垂直顶破力、顶破头移动速度和位移等。 优选地，所述X轴拉压单元包括一对第二装夹头、第二调速电机、第二传动控制系统和第二框架，第二装夹头上设置有用于调节第二装夹头夹持力的第二张紧螺栓，第二调速电机和第二传动控制系统设置在第二框架上，第二装夹头通过第二支架安装在第二传动控制系统的动力输出端。
优选地，所述Y轴拉压单元包括一对第三装夹头、第三调速电机、第三传动控制 系统和第三框架，第三装夹头上设置有用于调节第三装夹头夹持力的第三张紧螺栓，第三 调速电机和第三传动控制系统设置在第三框架上，第三装夹头通过第三支架安装在第三传 动控制系统的动力输出端。 优选地，在所述第二装夹头和第三装夹头上还粘贴有用于防止损坏被夹试件的橡 胶板。 本发明通过设计可以对待测材料展开单向拉压、双向拉压实验，并可在待测材料 展开单向或双向拉伸实验时施加垂直顶靠力来观察该待测材料垂直顶破性能，实现了对待 测材料进行三维多向受力破坏性能进行精确的分析。此外，同时利用数字散斑分析处理系 统，通过比较被测试件变形前后因测试点的前后移动引起光强分布的变化，利用两幅影像 的光强分布函数寻找每一点对的最大相关系数，计算出它的位移场，并通过程序计算出它 的应变场，了解纤维织物及纺织结构复合材料在受力的时候变形的情况，从而能够更准确 地评价待测材料在实际工作环境中的应变性能。可以为改进纺织结构复合材料的设计形式 和结构提供分析数据。
图1为本发明结构示意图；
图2为图1左视示意图。
具体实施例方式
如图l所示，本发明包括X轴拉压单元1、Y轴拉压单元2、垂直顶破单元4和数字 散斑(DSCM)测试单元3 ;其中，X轴拉压单元1用于对待测材料进行在X轴向(在图1中为 左右的方向)的拉压；Y轴拉压单元2用于对待测材料进行在Y轴向(在图l中为前后的 方向)的拉压；垂直顶破单元4用于待测材料在被进行X轴拉伸和Y轴拉伸时，对待测材料 施加沿与X轴和Y轴所在的平面相垂直的方向(即与X轴和Y轴所在平面呈90。夹角的方 向)的顶靠力；数字散斑(DSCM)测试单元3用于测量待测材料受力时的形变过程和破坏趋 势。 上述垂直顶破单元4包括垂直顶破头43、调速电机41、第一传动控制系统42和 基座44，第一调速电机41、第一传动控制系统42设置在基座44上，垂直顶破头43设置在 第一传动控制系统42的动力输出端，第一调速电机41设置在第一传动控制系统42的动力 输入端，第一调速电机41通过第一传动控制系统42控制垂直顶破头43的垂直顶破力、顶 破头移动速度和位移等。垂直顶破头43的规格尺寸和形状可以根据需要进行选择。
上述X轴拉压单元1包括一对第二装夹头13、第二调速电机11、第二传动控制系 统12、第二框架14，第二装夹头13上设置有用于调节第二装夹头13夹持力的第二张紧螺 栓16，第二调速电机11和第二传动控制系统12设置在第二框架14上，第二装夹头13通过 第二支架15安装在第二传动控制系统12的动力输出端，在第二传动控制系统12的控制下 使第二装夹头13在X轴即左右方向移动，从而来对待测件施加在X轴方向的拉压力。在本 实施例中，第二传动控制系统12采用丝杆连轴结构。 同样，如图2所示，一对第三装夹头23、第三调速电机21、第三传动控制系统22、第三框架24，第三装夹头23上设置有用于调节第三装夹头23夹持力的第三张紧螺栓26，第
三调速电机21和第三传动控制系统22设置在第三框架24上，第三装夹头23通过第三支
架25安装在第三传动控制系统22的动力输出端，在第三传动控制系统22的控制下使第三
装夹头23在Y轴即图2的左右方向(图1的前后方向)移动，从而来对待测件施加在Y轴
方向的拉压力。在本实施例中，第三传动控制系统22也采用丝杆连轴结构。 另外，为了防止将待测件夹坏，在第二装夹头13和第三装夹头23上还粘贴有橡胶板。 通过上述X轴拉压单元1、 Y轴拉压单元2和垂直顶破单元4共同作用，就可以对 待测件施加多向的复合破坏力，再通过数字散斑(DSCM)测试单元3就能够通过比较被测试 件变形前后因测试点的前后移动引起光强分布的变化，利用两幅影像的光强分布函数寻找 每一点对的最大相关系数，计算出它的位移场，并通过程序计算出它的应变场，了解纤维织 物材料在受力的时候变形的情况，从而更准确地评价待测材料在实际工作环境中的受力性 能。可以为改进纤维织物复合材料的设计形式和结构提供分析数据。 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围， 因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能分析仪，包括X轴拉压单元、Y轴拉压单元、垂直顶破单元和数字散斑(DSCM)测试单元；其中，所述X轴拉压单元用于对待测材料进行在X轴向的拉伸或压缩；所述Y轴拉压单元用于对所述待测材料进行在Y轴向的拉伸或压缩；所述垂直顶破单元用于所述待测材料在被进行X轴拉伸和/或Y轴拉伸时，对所述待测材料施加沿与所述X轴和Y轴所在平面呈90°夹角方向的顶靠力；所述数字散斑测试单元用于测量所述待测材料受力破坏时的形变过程和破坏趋势。
2. 如权利要求1所述的分析仪，其特征在于，所述垂直顶破单元包括垂直顶破头、第一调速电机、第一传动控制系统和基座，第一调速电机和第一传动控制系统设置在所述基座上，垂直顶破头设置在第一传动控制系统的动力输出端，第一调速电机设置在第一传动控制系统的动力输入端，所述第一调速电机通过所述第一传动控制系统控制所述垂直顶破头的垂直顶破力、顶破头移动速度和位移等。
3. 如权利要求1所述的分析仪，其特征在于，所述X轴拉压单元包括一对第二装夹头、第二调速电机、第二传动控制系统和第二框架，第二装夹头上设置有用于调节第二装夹头夹持力的第二张紧螺栓，第二调速电机和第二传动控制系统设置在第二框架上，第二装夹头通过第二支架安装在第二传动控制系统的动力输出端。
4. 如权利要求1所述的分析仪，其特征在于，所述Y轴拉压单元包括一对第三装夹头、第三调速电机、第三传动控制系统和第三框架，第三装夹头上设置有用于调节第三装夹头夹持力的第三张紧螺栓，第三调速电机和第三传动控制系统设置在第三框架上，第三装夹头通过第三支架安装在第三传动控制系统的动力输出端。
5. 如权利要求3或4所述的分析仪，其特征在于，在所述第二装夹头和第三装夹头上还粘贴有用于防止损坏被夹试件的橡胶板。
全文摘要
本发明提供了一种纤维织物及纺织结构复合材料三维力学性能测试仪，包括X轴拉压单元、Y轴拉压单元、垂直顶破单元和数字散斑测试单元。其中，X轴拉压单元用于待测材料在X轴向的拉伸或压缩测试；Y轴拉压单元用于待测材料在Y轴向的拉伸或压缩测试；垂直顶破单元用于待测材料在进行X轴拉伸和/或Y轴拉伸时，施加沿与X轴和Y轴所在平面呈90°夹角方向的顶靠力；数字散斑测试单元用于测量待测材料受力破坏时的形变。本发明通过对待测材料进行单向拉压、双向拉压，及展开拉伸实验时施加垂直顶靠力来测试待测材料的垂直顶破性能，实现了对待测材料进行三维多向受力破坏性能的精确分析。
文档编号G01N3/08GK101694443SQ20091023615
公开日2010年4月14日 申请日期2009年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者王戈, 程海涛, 覃道春, 陈鲁铁, 黄晓东 申请人:国际竹藤网络中心;