碳纤维疲劳拉伸测试

一、碳纤维材料

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。球棒等体育领域。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。


二、测试问题

随着碳纤维技术的发展,现在种类越来越多。想要得到好的碳纤维就需要更多的研究与试验。研发人员需要对碳纤维的强度或结构进行测试,其中在疲劳测试测试时需要了解碳纤维处理时温度,碳纤维试验时温度上升情况,温度分布,断裂时最高温度,断裂位置等情况。


· 在测试过程中有些需要浸胶,而在浸胶时绕丝方法等及浸胶的温度、湿度和时间是有很大影响的,我们需要确定温度。

· 环境温度和碳纤维的温度会影响测试结果,因为这种复合材料对温度比较敏感。

· 拉伸时的发热情况,测试材料拉伸时发热,改善材质控制发热量有利于争强碳纤维的性能。

· 断裂瞬间的断点最高温度,这一点是需要测试一个属性,但是断点不确定,断裂瞬间温度变化太快。


三、传统解决方案

对于碳纤维的测试之前没有很好的测试中测温方法,如常见的热电偶和点温枪都存在很大弊端:

(1)热电偶与数采

· 使用热电偶测温准确,但热电偶需要接触被测物体,不适合本实验。

· 热线偶导热,影响被测物体

· 只能测量点或几个点的温度,

· 热电偶有温度惯性,采集的温度和实际温度有滞后,

· 无法准确安装在断裂地点测试断点温度,

· 断裂瞬间时间短,温度变化快,不容易检测与捕捉。

 

(2)红外测温枪

红外测温枪使用方便,但问题也很多:

· 没有办法精确找到断点,测量温度,不能同时测试多个点;

· 不能直观看到问题点;

· 被测部位很小,温度会被平均。



四、FOTRIC解决方案—科研型红外热成像仪

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在线科研热像仪.png

专家级科研热像仪

在线科研热像仪


FOTRIC科研型红外热成像仪,具有全辐射热像视频流功能,可以传输每一帧、每个像素点的全部原始温度数据到PC专业热像分析软件AnalyzIR中,可以对实验数据进行实时分析,更能录制全辐射热像视频,实现后期的任意分析,让热像成为温度数据采集的新利器。

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· 热像仪测温不接触被测物体,不影响被测物体,不影响实验本身;

· 图像化温度,直观显示温度分布,直接看到受力点位置和断裂瞬间温度变化情况;

· FOTRIC科研型热成像仪,最高60Hz高帧频可以显示实时温度,精准捕捉断裂瞬间温度变化;

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断裂瞬间最高温达到了55.2℃


· FOTRIC科研型热成像仪PC软件支持实时分析,可以在实验过程中实时分析;

· 时间温度趋势直观展现温度变化趋势;

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                                                碳纤维的温度变化过程


· 线温分布实时展现碳纤维温度分布情况;

· 全辐射录制功能保留全部原始温度数据,可在后期任意分析;

· FOTRIC独有的温差模式下直观展现温度变化,直接显示温度上升数值,便于温升分析;

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                                      在温升模式下断裂前一帧此处升高了14.4℃

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           在温升模式下断裂瞬间断点温度相对开始实验升高38℃,较前一帧瞬间升高了23.6℃

· 温度曲线叠加功能直观对比不同纤维性能;

· 视频拼接功能可以将不同实验全辐射热像视频拼接在一起,便于分析对比;

· 全辐射视频、热像图、时间温度趋势分析、线温分布等全部数据都可以导出便于使用;





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