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数字图像相关技术在碳化硅SiC纤维束丝力学性能测试中的应用

 更新时间:2023-04-17 点击量:459


碳化硅(SiC)纤维束丝是一种高性能、高温材料,具有优异的力学性能和高温稳定性,在航空航天、能源、化工等领域有广泛的应用前景。为了更好地研究SiC纤维束丝的力学性能,需要进行拉伸测试,以获取其拉伸性能参数,如弹性模量、屈服强度和断裂强度等。

 

然而,传统的拉伸测试方法对SiC纤维束丝的破坏和损伤较大,难以准确测量其力学性能参数。近年来,随着数字图像相关技术的发展,数字图像相关(DIC)技术被广泛应用于材料力学性能测试中,特别是在纤维材料力学性能测试中,DIC技术可以准确测量材料表面的形变和位移,实现非接触、无损伤的力学性能测试。

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因此,本文科准测控小编将介绍DIC技术在SiC纤维束丝拉伸测试中的应用。通过DIC技术对SiC纤维束丝进行非接触式力学性能测试,可以准确测量其拉伸性能参数,并对SiC纤维束丝的微观变形和破坏行为进行分析,为进一步优化其力学性能提供理论依据。

一、测试目的

1、利用电子万能试验机对碳化硅纤维(SiC)束丝进行拉伸测试,获取拉伸强度,弹性模量与断裂点行程应变。

2、利用 DIC 实验技术方法测试 SiC 纤维丝材料样件在单轴拉伸测试中的弹性模量。

二、测试相关标准

本文参考了《GB/T 34520.3-2017 连续碳化硅纤维测试方法 第3 部分: 线密度和密度》中关于《GBT1446-2005 纤维增强塑料性能试验方法总则》的要求

二、测试仪器(碳化硅SiC 纤维束丝拉伸测试

1、仪器和夹具

A、万能试验机

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B、气动夹具

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C、VIC-2D Gauge 视频引伸计

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VIC-2D Gauge 系统的测试过程主要分为四个步骤:

散斑制作:在实验开始前,需要在被测的纤维丝样件表面制作黑白分明的散斑;硬件设置:合理架设、并调整好相机系统,;

软件设置:设置系统采集参数,包括采样帧率、曝光时间、图像分辨率,Gauge 点的添加,引伸计的添加;

数据计算:试验机与视频引伸计同步测量,并计算输出实验结果。

2、试验条件

A、试验温度:室温20°C左右

B、载荷传感器:5KN (0.5 级)

C、试验夹具:1KN气动夹具

D、试验速率:5mm/min

3、样品前准备

试样为已制备完成的碳化硅(Si) 束丝拉伸试样,截面积为 0.12 mm2,标距 150 mm,束丝截面积为0.12mm2,无需后续处理。

夹具选用1KN 气动双推夹具,上下夹具分别夹住碳化硅纤维束丝的保护片部位,随后开始试验。

三、测试流程

1、根据《GB/T 34520.3-2017 连续碳化硅纤维测试方法第3 部分: 线密度和密度》中关于《GB/T 1446-2005纤维增强塑料性能试验方法总则》中测试要求,设定预加载为 10 N,随后开始以5 mm/min 速度加载直到碳化硅束丝试样拉断,测试结束,记录测得的弹性模量,断裂点载荷与最大应力。

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2、本次试验使用 VIC-2D Gauge 模块对纤维丝样件拉伸过程进行分析,实时查看样件应变趋势曲线;

3、试验过程试验机位移控制,单向拉伸样件直至样件断裂,并记录拉伸过程应力数据。8um 直径纤维测试两次,11um 直径纤维丝测试两次;

【小总结:综上所述,使用电子万能试验机,配合使用1KN气动拉伸夹具和VIC-2D Gauge 视频引伸计能够对应碳化硅(SiC)纤维束丝拉伸测试的要求,获取应力·应变曲线和所需的弹性模量,拉伸强度,断裂点行程应变等力学参数,应用在碳化硅材料的研究与发展中可以发挥重要作用。】

 

以上就是小编介绍的DIC技术对碳化硅SiC 纤维束丝拉伸测试内容,希望可以给大家带来帮助!如果您还想了解更多关于碳化硅SiC 纤维束丝的结构特点性能和用途、制备方法和束丝sic纤维增强铝复合材料界面tem研究等问题,欢迎您关注我们,也可以给我们私信和留言,科准测控技术团队为您免费解答!