碳纖維單絲拉伸測試裝置設(shè)計與相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維材料是從上世紀(jì)60年代逐漸發(fā)展起來的一種新型的材料，其具有非常出色的物理和化學(xué)性能，在工程中的各個領(lǐng)域都得到了非常廣泛的應(yīng)用，并成為戰(zhàn)略物資。由于碳纖維直徑的特征尺寸在微米量級，目前國內(nèi)外針對碳纖維單絲進行力學(xué)性能測試的裝置仍然存在一些問題。因此，需要研制出一種用于直接對碳纖維單絲進行拉伸測試的裝置。本文設(shè)計了一套夾持方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、精度較高的微拉伸測試設(shè)備。
　　首先，針對碳纖維的拉伸測試要求，完成了碳纖維微拉伸

2、測試裝置的整體設(shè)計方案。對測試系統(tǒng)的微力檢測裝置、位移傳感器、試樣對中調(diào)整裝置、視頻檢測裝置進行了論證選型；對夾持機構(gòu)等測試裝置的機械結(jié)構(gòu)進行了研究設(shè)計。
　　然后，對柔性鉸鏈、微位移放大機構(gòu)和導(dǎo)向機構(gòu)的形式進行了選型與分析，對放大機構(gòu)進行了設(shè)計建模、有限元分析計算與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。利用有限元Patran2010對放大機構(gòu)進行了靜力學(xué)分析，得到了其在實際工作中可能產(chǎn)生的最大應(yīng)力載荷，并對放大機構(gòu)進行了強度校核；通過對放大機構(gòu)的模態(tài)分析，

3、得到了它們的自振固有頻率和振型云圖，能夠在實際工作中盡量避免機構(gòu)發(fā)生共振，提高放大機構(gòu)的工作性能。
　　接下來，針對測試裝置的功能要求提出了測試裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體方案。以計算機、數(shù)據(jù)采集卡、力傳感器及顯示儀表、光柵測量系統(tǒng)為硬件基礎(chǔ)，并基于LabVIEW軟件平臺，自行設(shè)計開發(fā)了一個數(shù)據(jù)采集及分析處理程序。
　　最后，設(shè)計并搭建了位移放大機構(gòu)性能測試的試驗系統(tǒng)，通過試驗方法對壓電陶瓷驅(qū)動器和裝配后的微驅(qū)動單元進行了性能測試