基于FiPTA的纖維結(jié)構(gòu)弱節(jié)表征.pdf

1、纖維弱節(jié)是影響纖維性能和質(zhì)量的決定性因素，弱節(jié)的表征理論和測量方法一直是弱節(jié)研究的難點。雖已有多種纖維結(jié)構(gòu)弱節(jié)的表征與測試方法的報道，但包括OFDA系列、SIFAN、OM+XQ等測量技術，都存在著輪廓提取精度偏低，測量過程耗時等問題。 本文設計單纖維輪廓與力學行為分析儀—FiPTA，為纖維弱節(jié)的表征提供一種客觀、可靠、簡便的技術與方法。并在此基礎上表征羊毛、Kevlar129以及碳纖維的弱節(jié)特征。具體內(nèi)容如下： (1)通

2、過硬件與軟件的優(yōu)化與設計，F(xiàn)iPTA能實現(xiàn)纖維夾持旋轉(zhuǎn)，消除纖維扭轉(zhuǎn)，多角度掃描，提起輪廓參數(shù)，定位纖維細點，拉伸纖維，捕捉斷裂點等功能，這些功能使FiPTA能原位組合表征單纖維的輪廓形態(tài)與力學行為。 (2)通過實驗，證明了FiPTA的力學測量與位移測量的穩(wěn)定性，掃描測試與力學測試的精度，均符合或高于單纖維測試標準的要求的；標定了FiPTA的操作參數(shù)，揭示了掃描速度與輪廓提取精度之間的關系，為FiPTA掃描速度的標定提供依據(jù)。

3、 (3)基于FiPTA，對羊毛、Kevlar129以及碳纖維三種纖維的輪廓形態(tài)與力學性能進行組合測量。在同樣的條件下，測試根數(shù)可以大大減少。FiPTA能準確的定位纖維的細點，克服單側(cè)輪廓測量中出現(xiàn)的多個細點而無法確定真實細點的問題。而且采用臨界應力臨界應變、平均應力臨界應變兩個判斷方法的判定纖維的斷裂類型具有很好的一致性。能提高纖維各種斷裂形式的判定準確性，降低漏判、誤判。三種纖維斷裂大多發(fā)生在細點處，羊毛纖維斷裂受形態(tài)影響的程度

4、最高，然后是kevlar129、碳纖維，而斷裂受內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響的程度則相反，碳纖維弱節(jié)斷裂率最高，然后是kevlar129、羊毛纖維。 (4)基于FiPTA，對三種纖維各種斷裂特征值的分布形式用Gauss分布，Lorentz分布和Weibull分布進行了擬合，并得出了各種擬合的相關系數(shù)和對各種擬合函數(shù)適用程度。大體來說，羊毛纖維的斷裂特征值分布具有柔性纖維的特征，其斷裂強力、斷裂應力以及斷裂伸長率服從Gauss分布，而斷裂功服從L

5、orentz分布，而kevar129、碳纖維的斷裂特征值分布具有脆性纖維的特征，均服從Weibull分布，而且碳纖維的擬和效果好于kevlar129。 (5)基于FiPTA，對纖維的斷裂斷口與拉伸曲線進行組合分析，得到了羊毛纖維、Kevlar以及碳纖維弱節(jié)的結(jié)構(gòu)特征。羊毛纖維的弱節(jié)特征與報道過的結(jié)果具有很好的一致性。這證明了FiPTA表征纖維弱節(jié)的可靠性。對于Kevlar129其弱節(jié)斷裂形式包括主條撕裂斷裂與多條撕裂斷裂。弱節(jié)的