碳纖維單絲拉伸測(cè)試裝置設(shè)計(jì)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(lái)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(gè)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(jí)，目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)碳纖維單絲進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試的裝置仍然存在一些問(wèn)題。因此，需要研制出一種用于直接對(duì)碳纖維單絲進(jìn)行拉伸測(cè)試的裝置。本文設(shè)計(jì)了一套夾持方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、精度較高的微拉伸測(cè)試設(shè)備。
　　首先，針對(duì)碳纖維的拉伸測(cè)試要求，完成了碳纖維微拉伸

2、測(cè)試裝置的整體設(shè)計(jì)方案。對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的微力檢測(cè)裝置、位移傳感器、試樣對(duì)中調(diào)整裝置、視頻檢測(cè)裝置進(jìn)行了論證選型；對(duì)夾持機(jī)構(gòu)等測(cè)試裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。
　　然后，對(duì)柔性鉸鏈、微位移放大機(jī)構(gòu)和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行了選型與分析，對(duì)放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)建模、有限元分析計(jì)算與結(jié)構(gòu)優(yōu)化。利用有限元Patran2010對(duì)放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析，得到了其在實(shí)際工作中可能產(chǎn)生的最大應(yīng)力載荷，并對(duì)放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度校核；通過(guò)對(duì)放大機(jī)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(shí)際工作中盡量避免機(jī)構(gòu)發(fā)生共振，提高放大機(jī)構(gòu)的工作性能。
　　接下來(lái)，針對(duì)測(cè)試裝置的功能要求提出了測(cè)試裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體方案。以計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、力傳感器及顯示儀表、光柵測(cè)量系統(tǒng)為硬件基礎(chǔ)，并基于LabVIEW軟件平臺(tái)，自行設(shè)計(jì)開發(fā)了一個(gè)數(shù)據(jù)采集及分析處理程序。
　　最后，設(shè)計(jì)并搭建了位移放大機(jī)構(gòu)性能測(cè)試的試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)試驗(yàn)方法對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器和裝配后的微驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)行了性能測(cè)試