一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置

allin2025-04-25  10


本发明涉及复合材料高温力学性能测试领域,具体涉及一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置。


背景技术:

1、热塑性复合材料具有良好的韧性、抗冲击性和耐温性能,是二十一世纪航空航天领域的理想材料。赋形工艺是制造高质量热塑性复合材料结构的关键步骤之一,经历加温加压,预浸料发生拉伸、剪切、弯曲和滑移等行为以适应复杂的三维型面。但由于预浸料变形行为对温度、速率等工艺参数依赖性较高,选取不当易导致结构变形不协调,诱发褶皱、屈曲等赋形缺陷,对复合材料结构的力学性能产生不利影响。因此,探究预浸料热-率相关力学性能规律,为赋形仿真提供参数,对实现复合材料结构高质高效制造具有重要意义。

2、目前,大部分研究采用高温烘箱加热的方式探究预浸料的热-率相关行为,但是烘箱是风热加热,非接触式传热对预浸料中树脂的影响较为明显,容易出现受热不均和相态区别,同时风热的加热时间和保温时间较长,容易造成预浸料热分解,测试出力学性能差异十分明显,这一点在高温实验中(超过200℃)尤为明显。

3、因此,需要提供一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置以解决上述问题。


技术实现思路

1、本发明提供一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,通过设置铸铜工业加热器,使得铸铜工业加热器通过隔热毡与从而为赋形工艺仿真优化提供准确材料参数来源,以解决现有的问题。

2、本发明的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置采用如下技术方案,包括:

3、万能电子拉力机,在万能电子拉力机的输出端和平台之间设置有夹持表面粘贴预制散斑膜的试件的夹持组件;

4、电动升降平台,设置在万能电子拉力机的平台上,其输出端上设置有铸铜工业加热器和三脚架,其中,铸铜工业加热器的加热面朝向试件;

5、温度检测模块,用于实时检测在表面粘贴预制散斑膜的试件的温度;

6、图像采集模块,用于在万能电子拉力机对试件进行偏轴拉伸试验时试件表面的预制散斑膜的变形图像;

7、以及处理模块,用于根据变形图像获取预制散斑膜的应变值;根据应变值和万能电子拉力机在试件进行偏轴拉伸试验时其上的传感器检测得到的试件的应力值,获取试件的剪切模量,用于根据试件的温度控制铸铜工业加热器的输出温度。

8、优选地,电动升降平台包括:

9、支撑导轨,其竖直设置在万能电子拉力机的平台上,其上滑动连接有滑块;

10、直线电机,设置于支撑导轨的顶部,直线电机的输出端与滑块连接;

11、其中,铸铜工业加热器设置在滑块朝向试件的侧面。

12、优选地,还包括:补光模块,其用于为预制散斑膜补光。

13、优选地,隔热毡采用纳米气凝胶隔热毡。

14、优选地,处理模块包括计算机,计算机内存储有计算机程序,计算机程序用于根据变形图像获取预制散斑膜的应变值;根据应变值和万能电子拉力机在试件进行偏轴拉伸试验时其上的传感器检测得到的试件的应力值,获取试件的剪切模量,并根据试件的温度控制铸铜工业加热器的输出温度。

15、优选地,温度检测模块包括:接触式测温仪,接触式测温仪的高温k型热电偶粘贴在试件的表面。

16、优选地,夹持组件包括:两个连接杆,其中,一个连接杆的一端与万能电子拉力机的输出端连接,另一个连接杆的一端与万能电子拉力机的平台连接,且两个连接杆的另一端均连接一个夹具,其中,试件夹持在两个夹具之间。

17、优选地,铸铜工业加热器朝向电动升降平台的一面上设置有隔热毡。

18、本发明的有益效果是:

19、通过设置铸铜工业加热器,保证升温速度快,控温精确,几分钟内可升至200℃以上,通过热电偶可实现精准控温;dic技术检测结果更精确,不需要隔着烘箱的高温玻璃,同时避免了空气热流导致的视场热扰动;实验效率高,节约能源,不需要等烘箱冷却后取出试件后再重新升温;传统烘箱的高温玻璃面积较小,导致光线不好,难以实时观测较为清晰的预浸料变形行为,而本申请的预浸料试件的变形行为可观测,即本装置避免了试件高温力学性能测试过程中空气热流导致的视场热扰动,保证了测试结果的准确,为赋形工艺仿真优化提供准确材料参数来源。



技术特征:

1.一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,电动升降平台(2)包括:

3.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,还包括:补光模块(10),其用于为预制散斑膜(6)补光。

4.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,隔热毡(4)采用纳米气凝胶隔热毡。

5.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,处理模块包括计算机(9),计算机(9)内存储有计算机程序,计算机程序用于根据变形图像获取预制散斑膜(6)的应变值;根据应变值和万能电子拉力机(1)在试件进行偏轴拉伸试验时其上的传感器检测得到的试件的应力值,获取试件的剪切模量,并根据试件的温度控制铸铜工业加热器(3)的输出温度。

6.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,温度检测模块包括:接触式测温仪,接触式测温仪的高温k型热电偶粘贴在试件的表面。

7.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,夹持组件包括:两个连接杆(11),其中,一个连接杆(11)的一端与万能电子拉力机(1)的输出端连接,另一个连接杆(11)的一端与万能电子拉力机(1)的平台连接,且两个连接杆(11)的另一端均连接一个夹具(7),其中,试件夹持在两个夹具(7)之间。

8.根据权利要求1所述的一种预浸料的热-率相关力学性能测试装置,其特征在于,铸铜工业加热器(3)朝向电动升降平台(2)的一面上设置有隔热毡(4)。


技术总结
本发明涉及复合材料高温力学性能测试领域,具体涉及一种预浸料的热‑率相关力学性能测试装置,包括:万能电子拉力机、电动升降平台、温度检测模块、图像采集模块以及处理模块,温度检测模块用于实时检测在表面粘贴预制散斑膜的试件的温度,图像采集模块用于采集试件表面的预制散斑膜的变形图像;处理模块用于根据变形图像获取预制散斑膜的应变值;根据应变值和万能电子拉力机在试件进行偏轴拉伸试验时其上的传感器检测得到的试件的应力值,获取试件的剪切模量,还用于根据试件的温度控制铸铜工业加热器的输出温度。本装置避免了试件高温力学性能测试过程中空气热流导致的视场热扰动,保证了测试结果的准确。

技术研发人员:侯晓,吕柄熠,校金友,王时玉,周宇航,文立华
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:2024/10/31
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