非接觸式激光測微法測定炭纖維單絲拉伸應(yīng)變及模量.pdf

1、炭纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能優(yōu)異，準(zhǔn)確測量炭纖維的力學(xué)性能不僅是了解和設(shè)計(jì)復(fù)合材料的基礎(chǔ)，對于研究炭纖維微觀結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)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(guān)的影響因素，旨在解決低應(yīng)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(shí)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(qiáng)伸儀與激光測微儀的數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)進(jìn)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(dá)到與常規(guī)測試方法相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性與重復(fù)性，同時(shí)無需常規(guī)方法中復(fù)雜的系統(tǒng)校正。實(shí)驗(yàn)得到的炭纖維樣品 T300、T700以及M40J模量測試結(jié)果與參考值均較為接近，相差在±5％以內(nèi)。激光測微法能較為清晰地觀察到炭纖維拉伸時(shí)存在非虎克現(xiàn)象，通過非線性模型計(jì)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(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)：試樣卡

3、的材質(zhì)對模量測試結(jié)果影響不大，但紙?jiān)嚇涌ǖ暮穸群蛣偠葘?qiáng)力值和伸長率等力學(xué)參數(shù)影響較大，為了準(zhǔn)確獲得試樣各項(xiàng)力學(xué)參數(shù)應(yīng)選用一定厚度和剛度的試樣卡；標(biāo)記是準(zhǔn)確測量的關(guān)鍵，為了保證較理想的測試結(jié)果，標(biāo)記應(yīng)有較好的遮光性且垂直于纖維軸粘貼，此外，標(biāo)記測量邊應(yīng)最好為線型，在保證標(biāo)記物有一定寬度的前提下盡可能減小其尺寸；標(biāo)記距離對測試結(jié)果的穩(wěn)定性與重復(fù)性有一定程度的影響，因此在實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)選擇相同的標(biāo)記距離以及相同的試樣長度以保證實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性與重復(fù)