可控纤维预拉伸的织物材料面内剪切行为测量方法及装置

本申请涉及材料加工成型，具体涉及一种用于织物材料面内剪切行为的测量装置及测量方法。

背景技术：

1、纤维增强树脂基复合材料具有比模量高、比强度高、可设计性强、抗冲击和抗疲劳性能好等诸多优点，被广泛应用于航空航天、船舶工程、车辆制造、电气设备工业、建筑、机械、兵器、医学以及体育器械等领域。此外，纤维增强树脂基复合材料还呈现出由次承力结构件向主承力结构件、由简单平板构件向复杂曲面构件转变的趋势。对于复杂几何外形的复合材料结构，其主要成型工艺有树脂传递模塑成型(rtm)、热压罐成型和缠绕成型等。

2、在rtm工艺中，首先通过模具将平板形状的机织物预成型为复杂曲面形状的预制体；然后，将树脂注入含有预制体的封闭模具，树脂经过固化后得到具有复杂曲面的三维机织复合材料构件。织物材料在由平板变形为复杂曲面的预成型过程中，不可避免的会产生纤维拉伸和剪切变形。在缠绕成型过程中，在控制张力和预定线型的条件下，将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液、连续地缠绕在对应于制品内腔尺寸的芯模或内衬上，然后在室温或加热条件下使之固化制成一定的形状制品，特别是针对机匣等构件的宽带缠绕中，纤维拉伸及面内剪切行为是主要的变形行为。

3、综上，无论是rtm工艺，还是缠绕成型工艺，织物都要经历面内拉伸、面内剪切等非线性大变形行为，同时这些变形行为之间存在各种耦合，尤其是纤维拉伸和面内剪切行为的耦合，织物所受纤维拉伸应变卷号：221050ci

4、越大，剪切应变能越大，这使得织物的变形行为难以预测，带来了仿真预测精度差、织物材料成形精度低等问题。因此，对织物材料的面内拉伸和面内剪切耦合变形行为的表征极其重要，是提高复合材料构件成型预测精度的关键。

技术实现思路

1、为了解决现有的织物材料试验件面内剪切测量装置无法施加预拉伸力的问题，本申请提供一种用于织物材料的测量装置以及测量方法。

2、根据本申请的第一方面，提供一种用于织物材料面内剪切行为的测量装置，包括：

3、第一剪切模块，包括可活动连接的一组第一剪切框架；

4、第二剪切模块，与所述第一剪切模块可活动连接，包括可活动连接的一组第二剪切框架；

5、第一预紧模块，与所述第一剪切模块相连，包括一组第一预紧框架，分别通过一组第一连接装置与所述一组第一剪切框架相连；其中，所述第一连接装置包括预紧螺栓，用于施加预拉伸力；

6、第二预紧模块，与所述第二剪切模块相连，包括一组第二预紧框架。

7、根据本申请的一些实施例，所述第一连接装置还包括滑动组件，连接于所述第一预紧框架与所述第一剪切框架之间，用于在施加所述预拉伸力后，使得所述第一预紧框架相对于所述第一剪切框架发生滑动位移。

8、所述第一连接装置还包括第一连接座，分别与所述预紧螺栓和所述第一剪切框架相连；和/或

9、所述第一预紧模块还包括一组力传感器，分别设置于所述第一连接装置的第一连接座上。

10、根据本申请的一些实施例，所述第一预紧模块和/或所述第二预紧模块还包括一组防滑装置，对应设置于所述一组第一预紧框架和/或所述第二预紧框架上。

11、根据本申请的一些实施例，所述防滑装置包括：波纹凹槽。

12、卷号：221050ci

13、根据本申请的一些实施例，所述第一预紧模块还包括一组位移传感器，分别设置于所述一组第一预紧框架上。

14、根据本申请的一些实施例，所述第一剪切模块和/或所述第二剪切模块还包括定位装置，对应设置于所述一组第一剪切框架和/或所述第二剪切框架上；所述定位装置包括一排插针。

15、根据本申请的一些实施例，所述第一剪切模块和第二剪切模块分别还包括一组剪切盖板，与所述第一剪切框架和所述第二剪切框架对应相连；或

16、所述第一预紧模块和所述第二预紧模块分别还包括一组预紧盖板，与所述第一预紧框架和所述第二预紧框架对应相连。

17、根据本申请的一些实施例，所述测量装置，还包括：

18、一组限位装置，可拆卸地设置于所述第一剪切模块与所述第二剪切模块的连接处；和/或

19、一组剪切试验接头，分别与所述第一剪切模块和所述第二剪切模块相连。

20、根据本申请的另一方面，还提供一种用于织物材料面内剪切行为的测量方法，在上述测量装置上进行，该方法包括：

21、将织物材料试验件在所述测量装置上进行装夹固定；

22、通过拧紧预紧螺栓对所述织物材料试验件进行面内拉伸；

23、通过力传感器实时监测所述织物材料试验件在拉伸过程中的拉伸力；

24、通过位移传感器测量所述织物材料试验件在拉伸过程中的拉伸位移；

25、通过电子万能试验机对所述织物材料试验件施加拉力，使得所述织物材料试验件发生剪切变形。

26、本申请提供的用于本申请提供的用于织物材料面内剪切行为的测量装置和测量方法，通过预紧螺栓能够在面内剪切过程中施加预拉伸力，从而实现不同预拉伸力下的面内剪切变形行为的测量，为其耦合影响的研究提供试验数据；通过力传感器实现预拉伸力的可控调节；通过定位装置和防滑装置以及与预紧螺栓的配合，可以保证试验件在试验过程中卷号：221050ci的防滑防偏。

技术特征：

1.一种用于织物材料面内剪切行为的测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一连接装置还包括滑动组件，连接于所述第一预紧框架与所述第一剪切框架之间，用于在施加所述预拉伸力后，使得所述第一预紧框架相对于所述第一剪切框架发生滑动位移。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一预紧模块和/或所述第二预紧模块还包括一组防滑装置，对应设置于所述一组第一预紧框架和/或所述第二预紧框架上。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其特征在于，所述防滑装置包括波纹凹槽。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一预紧模块还包括一组位移传感器，分别设置于所述一组第一预紧框架上。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：

10.一种用于织物材料面内剪切行为的测量方法，在权利要求1-9中任一项所述的测量装置上进行，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本申请提供一种用于织物材料面内剪切行为的测量装置，包括：第一剪切模块，包括可活动连接的一组第一剪切框架；第二剪切模块，与所述第一剪切模块可活动连接，包括可活动连接的一组第二剪切框架；第一预紧模块，与所述第一剪切模块相连，包括，一组第一预紧框架，分别通过一组第一连接装置与所述一组第一剪切框架相连；其中，所述第一连接装置包括预紧螺栓，用于施加预拉伸力；第二预紧模块，与所述第二剪切模块相连，包括一组第二预紧框架。通过预紧螺栓能够在面内剪切过程中施加预拉伸力，从而实现不同预拉伸力下的面内剪切变形行为的测量，为其耦合影响的研究提供试验数据。

技术研发人员：梁彪,赵子钊,刘闯,邹鹏,张开富
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13