专利名称：一种测试植物纤维拉伸力学性能用夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及测量技术中采用的夹具，具体的说，涉及一种测试植物短纤维拉
伸力学性能用夹具。
背景技术：
近年来，随着人们对环境保护和可再生资源开发利用的日益重视，植物纤维的应 用领域不断拓宽，特别在复合材料领域，其应用潜力和市场前景倍受关注。作为复合材料的 增强相，植物纤维本身的力学性能及其变异程度必然会影响着产品的最终性能，材料科学 家迫切希望拥有植物纤维力学性能的快速准确测定技术，从而实现对纤维原料选择和制备 工艺的优化。 植物纤维的形态决定了其力学性能测试的难易程度。纤维越短，越难以有效夹持， 力学测试难度越大。对长度短于3mm的植物短纤维力学性能进行测试被公认为一个国际性 的难题。
目前对植物短纤维的夹持方式主要有机械夹紧和胶粘两种方式。机械夹紧可能
导致纤维在加载过程中发生滑移，还容易造成夹紧处细胞壁不同程度的压溃，导致纤维的
提前失效(即纤维在夹紧处断裂)，机械夹紧方式通常会导致超过50%的试样在夹紧处断
裂；胶粘方式是目前试验中常用植物短纤维夹持方式，这种方法先是把纤维胶粘到某种媒
介上，再进行加载。常用的媒介有纸板、塑料等。很明显，胶粘方式非常繁琐，每测量一根纤
维，都要把纤维胶粘、试样装载重复一遍，不仅所需时间长，而且重复性差。 为此，有必要提出了一种新型的测试植物纤维拉伸力学性能用夹持工具。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种测试植物纤维拉伸力学性能用夹具。 本实用新型所述的夹具包括两个用于在其间夹持试样的夹头，所述夹头包括固定
部和夹持部，所述固定部用于将夹头固定在力学性能测试机上；所述夹持部包括位于夹头
相向一端的并与拉伸方向平行的贯通凹槽，两夹持部的所述凹槽镜像对称。 所述固定部和夹持部紧密连接或一体连接。这样，夹头的夹持部与固定部构成一
个整体的夹头，保证了绝佳的刚度。 所述凹槽为贯通凹槽，用于放置样品，因此其宽度由样品的直径决定，可等于或略 大于试样的直径；测试前，在样品的两端包裹树脂，待树脂干燥后形成树脂球，然后将样品 置入所述的两个镜像对称的凹槽，使样品两端的树脂球分别位于两个凹槽相对较远的一 端，然后进行拉伸测试，此时树脂球受力，并将拉伸力传递样品上，达到拉伸样品的目的；与 现有的夹具相比，由于样品纤维不直接受力，纤维不易夹断或折断，从而不会导致纤维过早 失效，实现对纤维力学性能的准确测试，同时该夹具显然可用于较短的纤维样品，实践证 明，该夹具可以对长度在1. 2mm的纤维进行拉伸测试。 所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面可为三角形、半圆形、矩形、梯形或上述一种或多种的组合；为放置方便，优选矩形和梯形的组合，矩形在下，梯形在上，梯形的两平行边与
水平面平行且短边的边长与矩形的一边的边长相等。 所述夹持部还包括构成凹槽的两个侧面的两侧翼部分。 所述侧翼部分在水平面的截面可为各种形状，如三角形、矩形、梯形或上述一种或 多种的组合。 优选的，所述侧翼部分在水平面的截面为直角梯形，梯形的两平行边与拉伸方向 平行，较短的平行边为凹槽的侧面。 所述固定部可以采用本领域常用的固定方式，如螺纹固定，在夹头的一端开螺孔， 配合螺钉固定在力学性能测试机上；卡嵌固定，在夹头的侧面开凹槽，力学性能测试机的相 应部分设置与凹槽对应的凸台；卡槽固定等。 优选的，本实用新型所述固定部采用螺纹固定和/或卡嵌固定；更优选螺纹固定 和卡嵌固定，在夹头的一端开螺孔，配合螺钉固定在力学性能测试机上；同时在夹头的侧面 开凹槽，力学性能测试机的相应部分设置与凹槽对应的凸台，以保证夹头牢固固定在力学 试验机上。 所述夹持部可处于夹头的上部、内部、侧部等。 本实用新型的夹具可由金属材料加工而成。 本实用新型所述的测试植物纤维拉伸力学性能用夹具，可用于测试各种纤维状材 料的拉伸性能，尤其是植物纤维，特别是该夹具可有效夹持住长度在1. 2mm或以上的植物 短纤维，夹持紧固，纤维不易滑移，也不易夹断或折断，样品装载简单方便。该装置装卸方 便，牢固稳定，经久耐用，可以安装在各种商业化的小型力学试验机上，实现对长度在1. 2mm 以上的纤维的力学性能测试。
图1为本实用新型实施例1所述夹具的俯视图； 图2为本实用新型实施例1所述夹具左侧夹头的剖面图； 图3为本实用新型实施例2所述夹具左侧夹头的俯视图； 图中1、螺纹固定部件；2、卡嵌固定部件；3、凹槽；4、侧翼部分。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。实施例1 —种用在植物短纤维拉伸试验中的夹具，包括两个用于在其间夹持试样的结构对 称的夹头，如图1、2所示，图1显示了该装置的俯视图，凹槽3位于夹头相向一端的凸台上， 为贯通凹槽，用于放置样品，其在垂直于拉伸方向的截面为半圆、矩形和等腰梯形的组合， 半圆在下、矩形在中，等腰梯形在上，等腰梯形的两平行边与水平面平行且短边的边长与矩
形的一边的边长相等，且与半圆的直径相同，形成"y"凹槽。 图2是该夹具左侧夹头A向剖面图，也清楚地显示了凹槽3的结构。 两侧翼部分4构成了凹槽3的侧边，侧翼部分4和凹槽3共同构成了本夹具的夹
持部；侧翼部分4在水平面的截面为直角梯形，梯形的两平行边与拉伸方向平行，较短的平行边为凹槽的侧面，如图1所示。 夹具的固定部采用螺纹固定和卡嵌固定；见图l所示，包括螺纹固定部件l和卡嵌 固定部件2。 将图1的夹头通过螺纹固定部件1和卡嵌固定部件2固定在商业化力学试验机 上，根据所测试纤维的长度调整夹头的隔距(也就是夹具两个对称结构的夹头之间的距 离)来满足一定的隔距大小需要；测试前，在样品的两端包裹树脂，待树脂干燥后形成树脂 球，然后将样品置入所述的两个镜像对称的凹槽3中，使样品两端的树脂球分别位于两个 凹槽3相对较远的一端，然后进行拉伸测试，此时树脂球受力，并将拉伸力传递样品上，达 到拉伸样品的目的。由于样品纤维不直接受力，纤维不易夹断或折断，从而不会导致纤维过 早失效，可以实现对纤维力学性能的准确测试。 实施例2 —种用在植物短纤维拉伸试验中的夹具，包括两个用于在其间夹持试样的结构对 称的夹头，其中一个夹头(右侧夹头)的结构如图3所示，图3显示了该装置的俯视图，俯 视图中，夹头的形状为"口"；凹槽3位于夹头相向一端，为贯通凹槽，用于放置样品，其在垂 直于拉伸方向的截面为矩形。 两侧翼部分4构成了凹槽3的侧边，侧翼部分4和凹槽3共同构成了本夹具的夹
持部；侧翼部分4在水平面的截面为直角梯形和矩形的组合，直角梯形更靠近凹槽3，直角
梯形的两平行边与拉伸方向平行，较短的平行边为凹槽的侧面，如图3所示。 夹具的固定部采用螺纹固定和卡嵌固定；见图3所示，包括螺纹固定部件1和卡嵌
固定部件2。 将图3的夹头通过螺纹固定部件1和卡嵌固定部件2固定在商业化力学试验机 上，根据所测试纤维的长度调整夹头的隔距(也就是夹具两个对称结构的夹头之间的距 离)来满足一定的隔距大小需要；测试前，在样品的两端包裹树脂，待树脂干燥后形成树脂 球，然后将样品置入所述的两个镜像对称的凹槽3中，使样品两端的树脂球分别位于两个 凹槽3相对较远的一端，然后在一定的速度下拉伸纤维，当纤维上的环氧树脂微球卡在凹 槽3的槽口后将使纤维受到张力，之后继续拉伸直至纤维拉断，达到测试纤维拉伸力的目 的。由于样品纤维不直接受力，纤维不易夹断或折断，从而不会导致纤维过早失效，可以实 现对纤维力学性能的准确测试。 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述， 但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易 见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型 要求保护的范围。
权利要求一种测试植物纤维拉伸力学性能用夹具，包括两个用于在其间夹持试样的夹头，所述夹头包括固定部和夹持部，所述固定部用于将夹头固定在力学性能测试机上，其特征在于，所述夹持部包括位于夹头相向一端并与拉伸方向平行的贯通凹槽，两夹持部的所述凹槽镜像对称。
2. 如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述固定部和夹持部紧密连接。
3. 如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述固定部和夹持部一体连接。
4. 如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面为三角 形、半圆形、矩形、梯形或上述一种或多种的组合。
5. 如权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面为矩形 和梯形的组合，矩形在下，梯形在上，梯形的两平行边与水平面平行且短边的边长与矩形的 一边的边长相等。
6. 如权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面为半圆、 矩形和梯形的组合，半圆在下，矩形在中，梯形在上，梯形的两平行边与水平面平行且短边 的边长与矩形的一边的边长、以及半圆的弦相等。
7. 如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹持部还包括构成凹槽的两个侧面的 两侧翼部分。
8. 如权利要求7所述的夹具，其特征在于，所述侧翼部分在水平面的截面为三角形、矩 形、梯形或上述一种或多种的组合。
9. 如权利要求8所述的夹具，其特征在于，所述侧翼部分在水平面的截面为直角梯形， 梯形的两平行边与拉伸方向平行，较短的平行边为凹槽的侧面。
10. 如权利要求l所述的夹具，其特征在于，所述固定部采用螺纹固定和/或卡嵌固定。
专利摘要本实用新型涉及一种测试植物纤维拉伸力学性能用夹具，所述夹具包括两个用于在其间夹持试样的夹头，所述夹头包括固定部和夹持部，所述固定部用于将夹头固定在力学性能测试机上，所述夹持部包括位于夹头相向一端并与拉伸方向平行的镜像对称的贯通凹槽，所述固定部和夹持部紧密连接或一体连接。本实用新型所述的测试植物纤维拉伸力学性能用夹具装卸方便，牢固稳定，经久耐用，可用于测试各种纤维状材料的拉伸性能，尤其是植物纤维，特别是该夹具可有效夹持住长度在1.2mm或以上的植物短纤维，夹持紧固，纤维不易滑移，也不易夹断或折断，样品装载简单方便。
文档编号G01N3/04GK201535738SQ200920222960
公开日2010年7月28日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者余雁, 曹双平, 江泽慧, 王戈, 田根林, 陈鲁铁 申请人:国际竹藤网络中心;上海中晨数字技术设备有限公司