一种石墨纸抗拉强度测试设备的制作方法

本发明涉及石墨纸抗拉强度测试设备，特别是涉及应用于材料力学测试的一种石墨纸抗拉强度测试设备。

背景技术：

1、石墨纸是一种采用高纯度石墨材料制成的高性能复合材料，其主要成分是碳，这种材料具有独特的二维层状结构，各碳原子之间通过强大的共价键相连，层与层之间则通过较弱的范德华力结合，因此，石墨纸不仅继承了石墨优良的物理化学性质，还因其薄而柔韧的特点在众多高科技领域中得到了广泛应用，石墨纸抗拉强度测试设备是一种专门用于测量和评估石墨纸材料力学性能的专业仪器，其主要作用是测定石墨纸在受力拉伸过程中所能承受的最大载荷及其断裂时的变形情况，从而确定石墨纸的抗拉强度、弹性模量、断裂伸长率等关键力学参数。

2、中国发明专利cn117168990说明书公开了一种质子交换膜用eptfe膜拉伸试验方法，包括以下步骤：a.利用eptfe膜的静电吸附性将背衬层、eptfe膜和面衬层形成待测试膜组，面衬层和背衬层形成剥离口，剥离口位于eptfe膜的中部区域；b.将待测试膜组裁切成合适大小的试样条，将试样条的两端由试样夹具夹持，从易揭口处将露出于试样夹具外的背衬层和面衬层从eptfe膜上剥离，使得eptfe膜的两端通过背衬层和面衬层被试样夹具间接夹持，其余部分暴露于试样夹具外；c.进行拉伸试验，获得eptfe膜拉伸断裂时的各项数据，从而计算出eptfe膜的最大拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量。本发明能够保证eptfe膜平整展开夹持，避免拉伸试验中由于夹持力大小的原因造成eptfe膜损伤，提高测试精确度，简化测试步骤。

3、中国发明专利cn114593993说明书公开了一种微尺度拉伸试验测量装置，包括试样，其顶端与缓冲夹持机构相连，底端与传递夹持机构的一端相连，传递夹持机构的另一端与力施加机构相连，在缓冲夹持机构、传递夹持机构之间设置有检测模块，两者均采用柔顺机构设计，呈轴向对称分布，且两者的轴向中心线重合，试样设置在轴向中心线上，力施加机构用于通过传递夹持机构向试样沿轴向中心线施加牵引力，以便对试样实施拉伸测试；传递夹持机构用于夹持试样的底端，且将力施加机构产生的牵引力传递到试样上；缓冲夹持机构用于夹持试样的顶端，且对传递夹持机构所受到的牵引力进行缓冲；检测模块用于检测缓冲夹持机构、传递夹持机构之间的相对位移，以便测量试样的拉伸位移。

4、以上设计通过创新的夹持方式和柔顺机构实现了对薄膜材料如eptfe膜和平滑、精确的拉伸加载，以及对微尺度试样进行有效的缓冲与牵引力传递，但还存在一定的局限性，如未能充分考虑到石墨纸这类特殊材料薄而脆、易损的特点，在进行抗拉强度测试时可能由于传统夹具或施力方式导致样品损伤，影响测试结果的真实性及准确性；同时，现有技术对于石墨纸表面处理和磁性吸附固定方式的应用不足，无法实现无损且稳定的夹持状态，不利于石墨纸力学性能的全面、精准评估。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何在测试石墨纸等特殊薄膜材料时存在的夹持损伤、加载不均等问题，提高测试数据的准确性和可靠性。

2、为解决上述问题，本发明提供了一种石墨纸抗拉强度测试设备，包括底座，底座顶端设有支架，支架底端固定连接有升降粘贴气缸组，升降粘贴气缸组外端固定连接有升降板，升降板底端固定连接有对称设置的横向拉伸装置，对称设置的横向拉伸装置两端均固定连接有对称设置的旋转电机，对称设置的旋转电机相互靠近的一端固定连接有同样对称设置的滚筒，对称设置的滚筒外端固定连接有同样对称设置的线槽，多个线槽内均卷绕有线圈，滚筒外端位于对称设置的线槽相互靠近的一端之间的部分固定连接有导磁筒，导磁筒内固定连接有多个导磁块，多个导磁块围绕导磁筒轴线均匀分布，底座顶端和导磁筒外端之间设有石墨纸，石墨纸顶端固定连接有光纤布拉格光栅传感器，对称设置的滚筒内壁转动连接有喷涂装置，喷涂装置贯穿横向拉伸装置、旋转电机和滚筒，升降粘贴气缸组、横向拉伸装置和喷涂装置均通过管道和导线与外部设备相连，线圈和光纤布拉格光栅传感器均通过导线与外部设备相连，喷涂装置内填充有磁性液，喷涂装置内滑动连接有对称设置的喷涂吸附装置；

3、包括以下步骤，

4、s1、传感器粘贴；

5、s2、磁性液喷涂；

6、s3、吸附夹持；

7、s4、磁性夹持；

8、s5、拉伸测试。

9、在上述石墨纸抗拉强度测试设备中，实现石墨纸在抗拉强度测试过程中无损稳定夹持、精确控制加载条件、并能有效监测石墨纸应变变化。

10、作为本技术的进一步改进，升降粘贴气缸组包括与支架底端固定连接的外缸体，外缸体外端滑动连接有内缸体，内缸体内滑动连接有升降活塞，内缸体外端与升降板固定连接，外缸体通过管道与外部设备相连接，升降活塞底端固定连接有粘贴板。

11、作为本技术的再进一步改进，横向拉伸装置包括与升降板底端固定连接且对称设置的上拉伸支架，对称设置的上拉伸支架底端均滑动连接有燕尾滑块，底端滑动连接有同样对称设置的下拉伸支架。

12、作为本技术的更进一步改进，对称设置的上拉伸支架和燕尾滑块分别与对称设置的旋转电机外端固定连接，对称设置的上拉伸支架和下拉伸支架相互靠近的一端固定连接有同样对称设置的拉伸液压缸。

13、作为本技术的又一种改进，对称设置的拉伸液压缸一端与上拉伸支架固定连接，另一端与下拉伸支架固定连接，对称设置的拉伸液压缸均通过管道与外部设备相连接。

14、作为本技术的又一种改进的补充，喷涂装置包括与滚筒内壁转动连接的喷涂管，喷涂管两端贯穿对称设置的旋转电机和滚筒并延伸至旋转电机外侧，且延伸部分均固定连接有进料支管，多个进料支管远离喷涂管一端固定连接有同一个进料主管。

15、作为本技术的又一种改进的补充，喷涂管靠近石墨纸一端固定连接有喷涂板，喷涂板贯穿滚筒、导磁筒、导磁块和喷涂管，喷涂板靠近石墨纸一端与导磁筒外端平齐，进料主管通过管道与外部设备相连接，喷涂管、进料支管、进料主管和喷涂板内均填充有磁性液，喷涂吸附装置位于喷涂板外侧。

16、作为本技术的再一种改进，喷涂吸附装置包括与喷涂管内壁滑动连接的左滑块，左滑块一端固定连接有右滑块，左滑块和右滑块相互靠近的一端开设有滚动室，且滚动室内设有辅助球，左滑块和右滑块内固定连接有多个磁体，多个磁体围绕左滑块和右滑块轴线均匀分布，左滑块和右滑块沿其轴线方向开设有通孔，辅助球直径大于通孔直径且小于滚动室直径。

17、综上所述，本技术具有以下有益效果：

18、1.精密定位与控制；通过升降粘贴气缸组中外缸体和内缸体的精准配合，以及升降活塞的设计，使得光纤布拉格光栅传感器能够准确、稳定地附着在石墨纸上，极大降低了操作误差，确保了实验数据的准确性。

19、2.应力均匀分散与适应性拉伸；横向拉伸装置中的上拉伸支架与下拉伸支架协同运作，并借助燕尾滑块和拉伸液压缸的力量调控，有效分散了施加在石墨纸上的力，防止局部应力集中，保证了材料受力状态的真实性和一致性，且能灵活适应不同强度测试需求下的拉伸调节。

20、3.高效精确的磁性液喷涂技术；喷涂装置采用喷涂管和喷涂板结合进料支管与进料主管的设计，实现对磁性液流量和喷射角度的精细调控，从而在石墨纸表面进行均匀分布，提高了磁性液吸附效率和测试过程的稳定性。

21、4.增强吸附性能与精度控制；左滑块和右滑块内部装配的辅助球及磁体结构，优化了磁性液吸附回流的过程，增强了吸附效率并提升了控制精度，确保石墨纸在测试期间牢固固定，为获取可靠的测试结果提供了保障。

22、5.高度自动化与高重复性测试；从传感器安装到磁性液喷涂吸附，再到最终的拉伸测试，均实现了远程控制和精细化管理，不仅减少了人为因素导致的误差，还保证了每次测试的高度精确度和可重复性，为石墨纸以及其他薄膜材料抗拉强度测试提供了一个高效、准确且可靠的实验平台，有力推动了新材料研发与应用的创新进程。