一种用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统和测试方法与流程

本发明属于纤维材料摩擦特性的测试技术领域，尤其是一种用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统和测试方法。

背景技术：

纤维材料，尤其是NbTi、Nb3Sn等纤维丝在超导领域有着越来越重要的应用。在低温工作环境下中的变形和受力特征是超导领域研究非常关注的重要问题之一。一般而言，纤维材料的摩擦特性往往同其温度场相互关联（耦合），因此设计一套满足去特殊应用环境的装置，是对其电磁学特性测试的必要的、不可或缺的前提。该装置的研究、开发，能够为纤维材料的摩擦特性测试提供测试平台，提供一个必要的温度环境，具有一定的科学意义。

根据已有文献调研可知，截止目前，鲜有针对纤维材料摩擦特性的研究，主要是由于测试装置的限制。随着科技的进步，纤维材料得到广泛应用，与此同时，摩擦产生的能量损耗也相当大，因此研究其纤维材料的摩擦特性具有很大的现实意义。

技术实现要素：

为了防治散料装车时产生的粉尘污染环境，本发明提供一种用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统，包括拉伸试验机、应变采集仪、测试装置和监视及控制系统，所述测试装置包括测试管、配重块和测试支架，所述测试管水平放置于所述测试支架上，纤维丝缠绕测试管一圈后，丝的下端挂一配重块，上端与应变采集仪相连，所述应变采集仪固定在拉伸试验机横梁上，所述监视及控制系统包括与应变采集仪通过通讯接口连接的电脑。

优选地，所述测试系统还包括U型杜瓦容器，所述测试装置位于U型杜瓦容器内，所述杜瓦容器内装有液氮，液氮浸没整个测试装置。

优选地，所述测试管直径为3cm，长度为10cm，测试支架高为50cm，长度为10cm。

优选地，所述U型杜瓦容器的高度为70cm。

本发明同时提供一种用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试方法，其特征在于，

常温下的测试包括以下步骤：

首先将纤维丝上缠绕测试管一周，上端固定在应变采集仪上，下端悬挂一配重块，然后启动拉伸试验机，使拉伸试验机1横梁以恒定的速率向上运动，此时应变仪采集仪实时采集纤维丝跟测试管摩擦过程中的电压信号，并输出电压信号传送到电脑，最终，通过换算得到摩擦系数随时间的变化曲线；

低温下的测试包括以下步骤：

1）液氮倒入杜瓦容器并浸没整个测试装置，待液氮表面稳定进行测试；

2）重复常温下的测试步骤得到摩擦系数随时间的变化曲线。效果。

本发明用应变采集仪代替传统的力传感器来扑捉到纤维丝摩擦过程中微小的变形，并用杜瓦容器提供低温的测试温度，这样实现了纤维丝材料常、低温环境下其摩擦性能的测试。

通过本发明，可以对纤维材料的力学特性进行更深入的研究，为未来其更好的应用奠定基础。

附图说明

图1是本发明实施例的用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统的结构示意图。

图2是本发明实施例的用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本发明技术方案。

通常，纤维材料的摩擦力特别小，用传统测力的手段很难扑捉到其摩擦力，考虑超导材料低温工作的特点，申请人设计一种用应变采集仪代替传统的力传感器，来采集摩擦过程中产生微小的力，并首次引入杜瓦装置实现其常、低温环境下纤维材料的摩擦特性测试功能，主要原理图如下：

如图1所示，应变采集仪2固定在拉伸试验机1横梁上，应变采集仪2与电脑7通过RS-232通讯接口8连接，随拉伸机的向上移动（提供向上恒定的速率），实时采集并输出电压信号传送到电脑7，通过换算，最终得到摩擦系数随时间的变化曲线。本测试系统中，将整个测试装置6放置于高度为70cm的U型杜瓦容器5内，在进行低温测试时，液氮4倒入杜瓦容器并浸没整个测试装置6，待液氮表面稳定进行测试。

图中箭头所示为横梁上升的方向。

其中测试装置如图2所示，测试装置中，纤维丝3缠绕测试管13一圈后，丝的下端挂一配重块11（块必须得悬空，不能与测试架有任何有接触。），上端链接至应变采集仪。通过变换配重块的重量，可以测试不同重物下的摩擦系数。本装置中，测试管13为3cm*10cm（直径为3cm），测试支架12高为50cm，宽度和铜管长度一样10cm。

常温下的测试，首先将纤维丝上缠绕测试管一周，上端固定在应变仪上，下端悬挂一配重块，然后启动拉伸试验机（提供向上恒定的速率），此时应变仪采集纤维丝跟测试管摩擦过程中的电压信号，最终，通过换算得到摩擦系数随时间的变化曲线。

低温下的测试方法跟常温一样，只是U型低温容器中倒入液氮，丝和测试管完全处于液氮环境，待液氮表面稳定后进行测试。

本发明用于常低温环境下纤维材料摩擦特性的测试系统由以下组成：拉伸试验机1台，U型低温容器1个，应变采集系统1套，测试装置1套。

本发明用应变采集仪代替传统的力传感器来扑捉到纤维丝摩擦过程中微小的变形，并用杜瓦容器提供低温的测试温度，这样实现了纤维丝材料常、低温环境下其摩擦性能的测试。

通过本发明，可以对纤维材料的力学特性进行更深入的研究，为未来其更好的应用奠定基础。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。