碳纖維管力學拉伸強度測試方法

碳纖維管力學拉伸強度測試方法：

碳纖維管狀復合材料是一種受力形式合理的結構元件，封閉的管狀試件能避免板狀試件自由邊緣應力分布不均勻的問題，廣泛地用于航空和航天飛行器等器件中。碳纖維管狀復合材料力學性能的試驗與評價在它的開發與應用中發揮等會兒*重要的作用，尤其是在材料設計中，因此濟南川佰儀器主要圍繞著碳纖維管狀復合材料構件的拉伸強度測試方法，設計了多種實驗方案，分別從實驗方案中設計，具體實驗實施、實驗結果、數據曲線等方面進行了分析，zui后通過實驗過程破壞機理分析數據的對比得到較優的實驗方法。

1. 碳纖維管狀復合材料拉伸試驗：

碳纖維管狀復合材料拉伸強度測定時測試其在一定環境條件下受軸向力或能量作用時所表現出的特性，其強度的測定與該管的設計計算、材料選擇、工藝評價、材質的檢驗等密切關系，測出的機械性能數據不僅決定材料本身，還與試驗的條件有關。

參照GB/T5349-2005《纖維增強熱固性塑料管軸向拉伸性能試驗方法》，可將碳纖維管狀復合材料拉伸性能測試方法分兩種 ：整體拉伸方法和取樣拉伸方法，整體拉伸方法適用于公式直徑D≤100mm的式樣，取樣拉伸方法適用于公式直徑D≥150mm的式樣。公式直徑為100-150mm的構件可參照使用。

對于取樣拉伸法，參照GB/t5349-2005，試樣形狀和尺寸見圖1、表1.將試樣安裝到電子試驗機平夾頭上即可按照普通復合材料板材測試方法進行拉伸試驗機。具體實驗可參照《纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》。因此以下將重點研究整體拉伸的測試方法

1.1取樣的制備

     本實驗所用碳纖維管狀復合材料采用T300(3k)碳纖維環氧樹脂預浸布纏繞而成，經紗密度5根/cm緯紗密度3根/cm，共2層，煤層厚度0.15mm。經固化等一系列工序zui終制成圓管產品，其外徑20mm壁厚1mm。

     碳纖維T300（3K）的性能和ST300環氧樹脂的性能見表2

1.2實驗方案

    參考GB/T5349-2005，選受拉試件長度為550mm，兩端夾持端長度各為50mm，試驗段長度450mm，由于實驗所用管材為脆性空心管，為避免被夾具夾持破壞，在夾持段管內塞入外徑為18mm長度為50mm的鐵芯，試樣見圖2，實驗方案1為圓管直接在試驗機上拉伸，實驗方案2為在試樣的端部夾持部位包產砂紙之后再安裝在夾具上進行拉伸

1.3實驗環境

     試驗在WDW-100型微機控制電子試驗機上進行，該試驗機式zui大拉伸載荷為100KN，試驗力準確度為±1%，位移分辨率為0.01mm。實驗參照BG/T1446-2005進行，實驗室環境溫度在180℃-23℃相對濕度在65%-8%，采用位移連續加載方式，加載速度為3mm/min

WDW-100微機控制電子試驗機（落地式）

主要用途

本機可對金屬、非金屬及復合材料進行力學性能測試和分析研究，廣泛應用于航天航空、石油化工、機械制造、塑料橡膠、陶瓷建材、金屬材料、建筑工程等行業，以及高等院校、科研機構、技術監督、質檢站所等部門。可根據GB/ISO/ASTM/JIS/DIN等標準進行拉伸、壓縮、彎曲、剪切及各種高低溫試驗，可檢測材料的屈服強度、抗拉（壓、彎）強度、延伸率、非比例強度、彈性模量等參數。

主機結構

該機采用雙空間落地式結構，上空間拉伸，下空間壓縮、彎曲。主機部分由四立柱、上橫梁、中橫梁、工作臺組成落地式框架，調速系統安裝在工作臺下部，由調速精度高、范圍寬、性能穩定的日本松下交流伺服電機通過同步齒形帶減速系統帶動滾珠絲杠旋轉，滾珠絲杠副驅動中橫梁，帶動拉伸附具（或壓縮、彎曲附具）上下移動，實現試樣的加荷和卸載。該結構具有高剛度、率、傳動穩定。主機主要零部件在加工中心進行加工，保證了主機的精度。

附具標準配置

楔形拉伸附具、壓縮附具、彎曲附具各一套

測試平臺

本機采用品牌計算機作為硬件平臺，利用計算機PCI（采用即插即用PNP技術）插槽與試驗機采集控制系統直接連接告訴、準確、實時采集處理數據，測控軟件以WINDOWS操作系統作為平臺，界面溫和、直觀、層次分明、操作簡單。測控軟件能夠滿足不同材料的試驗測試。可根據相關國際標準、國家標準或行業標準測試各種材料的物理性能力學試驗，可輸出用戶理想的報告。

試驗力測量：

負荷測量：采用0.02%FS高穩定性、高精度的進口輪輻式負荷傳感器，配以高性能的測量放大系統，保證了試驗力的高分辨率。可根據用戶需求配置多個傳感器，實現了試驗力寬范圍的測量。

試樣變形測量：采用24位A/D轉換單片機采集系統，經計算機數據處理，實現試樣的變形測量。

位移測量：采用2000P/R高精度進口光電編碼器與精密絲杠同軸旋轉，同時通過數字電路倍頻整形后實現上下夾頭相對位移的測量。

試驗力控制系統

采用進口全數字交流伺服控制器，控制高性能的交流伺服電機驅動同步齒形帶，帶動兩對高精度無間隙的精密絲杠傳動。具有加載平穩、低速性能好、無間隙、傳動效率高、噪音低

傳動平穩等優點。

操作便利

在外置主機控制器上具體6個按鍵分別為快上、快下、慢上、慢下、開始、清零。

保護裝置

根據不同的試驗位置，可調節限位開關的位置，有效地防止夾具對撞。

具有過載、過流、漏電等保護功能。