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碳纤维单丝拉伸测试步骤详解:ISO 11566:1996标准下万能拉力试验机的应用

 更新时间:2023-05-29 点击量:365

碳纤维是一种力学性能优越和轻质化特性的*纤维材料,被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。为了准确评估碳纤维材料的性能,了解其单丝的拉伸性能至关重要。

本文科准测控小编将探讨ISO 11566:1996标准的主要内容,既横截面积的测量和拉伸性能的测试,其中包括试样的准备方法、试验装置的要求以及试验过程中的注意事项。从而为碳纤维单丝的力学性能测试提供可靠的方法和指导,帮助碳纤维材料提高质量和性能。

一、测试标准

本文参考lSO 11566:1996测试标准,该方法适用于碳纤维的单丝,取自复丝纱,股线、丝束短纤维短纱、机织物、编织物和针织物。

二、测试仪器

1、万能拉力试验机

image.png 

2、橡胶涂层夹齿

3、胶带,用于将单丝临时固定在支架上(无特殊要求)

4、显微镜或激光衍射仪

5、试验条件

速度控制方式:位移速度

试验温度:室温

加载试验速率:1mm/s

传感器容量:1N

夹齿类型:1N橡胶涂层夹齿

夹齿距离:25mm

 

三、试验内容

1、试样的制备和安装

image.png 

a、准备带有不同长度槽的试样架,以生产不同标距的试样,这些安装件应全部采用相同材料,仅在总长度和槽长方面有所不同,使用5mm.10mm,20mm.30mm.40mm等槽长,每个槽长至少准备三个安装件,并确保每个槽长的槽长相同,误差在±0以内,5毫米。

b、至少准备20个试样,以便对报告的每个结果进行20次测量。去除任何存在的尺寸可以更容易地制备好的样品。要去除尺寸,请使用ISO 10548中规定的溶剂萃取.化学消化或热解方法。

c、试样安装,由一张薄纸、柔性金属或塑料制成,带有长度为25毫米±0.5毫米的槽,如上图所示。板材应尽可能薄,以尽量减少试样在夹具处的错位.建议厚度为0.1毫米5.3粘合剂:适合将单丝牢固地粘合到安装件上的任何环氧树脂松香或密封蜡。

 

2、横截面积的测量

1)准备工作:

a. 确保实验室环境符合测试要求,包括温度和湿度的控制。

b. 检查并校准测试设备,确保其正常工作。

c. 准备所需的样品和测量工具,如显微镜或激光衍射仪。

样品准备:

a. 选择一根代表性的碳纤维单丝作为样品。

b. 如果横截面积在纤维束或丝束内变化较大,确保选取具有一致横截面积的长丝作为测量样品。

2)横截面积测量:

a. 方法一:横向切割试样的显微测定

使用显微镜观察并测量切割横截面的形状和尺寸。

根据测得的横截面形状计算横截面积。

b. 方法二:根据纱线密度和线密度计算

通过纱线的数量、纱线的密度和线密度计算横截面积。

c. 方法三:直径测定并计算

使用光学显微镜或激光衍射仪测量单丝的直径。

根据测得的直径计算横截面积。

3)数据记录和分析:

记录测得的横截面积值。

如果需要,在纤维束或丝束内横截面积变化较大的情况下,使用相同的样品进行拉伸性能测试。

4)注意事项:

在测量横截面积时,要小心操作,以避免损坏碳纤维单丝。

根据实际情况选择适合的测量方法,并确保准确性和可重复性。

 

3、拉伸性能的测试流程

1)准备工作:

a、确保实验室环境符合要求。

b、检查拉力试验机并设置横梁速度在1mm/min和5mm/min之间。

2)样品准备:

a、将碳纤维-单丝试样放置在支架的中心,并使用胶带将一端固定到支架上。

b、轻轻拉伸样品穿过支架,并使用胶带将另一端固定到安装件的另一端。

c、在安装槽的每一端滴一滴粘合剂,将样品牢固地粘合到位。

3)试验设置:

a将试样与拉力试验机的加载轴对齐,并夹紧夹具。

4)安全处理:

a、在施加负载之前,在安装件未受力的情况下,切割或烧穿安装件的两侧。

b、如果使用燃烧方法,请小心避免将样品暴露在火焰中,以保护碳纤维样品的完整性。

4)开始测试:

a、启动记录设备,并以设定的横梁速度加载试样。

b、持续加载试样直到失效。

5)结果处理:

a、如果试样在夹具内失效,丢弃结果,并使用新的试样重复测试。

4、结果的计算

抗拉强度公式:

image.png 

拉伸弹性模量公式A:

image.png 

拉伸弹性模量公式B:

image.png 

结论:在碳纤维单丝的力学性能测试中,可以通过同时测量横截面积和拉伸强度,将力-伸长率曲线转化为应力-伸长率曲线。这里的意思是,通过获得单丝的横截面积和拉伸强度数据,可以计算出对应的应力值,并将其与伸长率数据相对应,得到应力-伸长率曲线。

以上就是小编介绍的碳纤维-单丝试样拉伸性能测试的内容了,希望可以给大家带来帮助!如果您还想了解碳钎维加固拉拔检测、纤维单丝拉伸强度测试标准、碳纤维受力方向、碳纤维布拉拔强度标准和单丝拉伸实验等问题,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!