非接觸式激光測微法測定炭纖維單絲拉伸應變及模量.pdf

1、炭纖維增強復合材料性能優(yōu)異，準確測量炭纖維的力學性能不僅是了解和設計復合材料的基礎，對于研究炭纖維微觀結構與性能的關系也有重要意義。本文提出一種非接觸式高模量單絲纖維楊氏模量的測試方法，并研究了相關的影響因素，旨在解決低應變率高模量纖維材料在模量測量中的出現(xiàn)的種種問題，實現(xiàn)炭纖維單絲模量的精確測量，為研究與生產(chǎn)優(yōu)化提供依據(jù)。
　　本研究通過對常規(guī)強伸儀與激光測微儀的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)進行改造和升級，建立了非接觸式高模量單絲測試系統(tǒng)

2、。基于該系統(tǒng)的激光測微法可用于測量高剛性纖維微小變形，可達到與常規(guī)測試方法相當?shù)臏蚀_性與重復性，同時無需常規(guī)方法中復雜的系統(tǒng)校正。實驗得到的炭纖維樣品 T300、T700以及M40J模量測試結果與參考值均較為接近，相差在±5％以內。激光測微法能較為清晰地觀察到炭纖維拉伸時存在非虎克現(xiàn)象，通過非線性模型計算 T300、T700以及M40J的非線性系數(shù)，發(fā)現(xiàn)不同炭纖維非線性行為存在差異。
　　對激光測微法的影響因素進行考察發(fā)現(xiàn)：試樣卡

3、的材質對模量測試結果影響不大，但紙試樣卡的厚度和剛度對強力值和伸長率等力學參數(shù)影響較大，為了準確獲得試樣各項力學參數(shù)應選用一定厚度和剛度的試樣卡；標記是準確測量的關鍵，為了保證較理想的測試結果，標記應有較好的遮光性且垂直于纖維軸粘貼，此外，標記測量邊應最好為線型，在保證標記物有一定寬度的前提下盡可能減小其尺寸；標記距離對測試結果的穩(wěn)定性與重復性有一定程度的影響，因此在實驗時，應選擇相同的標記距離以及相同的試樣長度以保證實驗的穩(wěn)定性與重復