| 纤维与橡胶复合结构抗拉压弯疲劳性能的测试装置及方法 | |
王琮文; 郇勇 ; 田雨欣; 刘谟语; 代玉静; 李钰
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| 2025-01-21 | |
| Rights Holder | 中国科学院力学研究所 |
| Abstract | 本发明提供了一种纤维与橡胶复合结构抗拉压弯疲劳性能的测试装置及方法,该测试装置包括导辊系统、杠杆加载系统、试样条带和挤压预紧装置；导辊系统包括固定导辊和滑动导辊；杠杆加载系统设置于滑动导辊水平方向一侧且一端与滑动导辊的转轴连接；杠杆加载系统对滑动导辊施加一个向上的力，以完成对试样条带的加载；挤压预紧装置设置于试样条带外侧，其与试样条带的外侧表面接触连接并对试样条带的外表面施加挤压力。本发明能够使纤维与橡胶复合结构试样产生拉伸、压缩、弯曲变形，并能控制试样条带中各个组分分别产生什么样的变形，特别是能够使纤维在试验过程中产生压缩应变，从而评价其包括耐压缩性能在内的各项疲劳寿命指标。 |
| Application Date | 2023-11-13 |
| Application Number | CN202311502394.6 |
| Patent Number | CN117571521B |
| Claim | 1.一种纤维与橡胶复合结构抗拉压弯疲劳性能的测试方法,其特征在于：所述测试方法基于纤维与橡胶复合结构抗拉压弯疲劳性能的测试装置,所述测试装置包括导辊系统、杠杆加载系统、试样条带和挤压预紧装置； 所述导辊系统用来作为纤维增强橡胶试样的载体，其包括固定导辊和滑动导辊；所述固定导辊的转轴位置相对于地面固定，所述固定导辊可绕其转轴转动；所述滑动导辊位于所述固定导辊正上方，其中央区域匹配开设有竖直方向的滑槽；所述滑动导辊的转轴可在所述滑槽内上下滑动；所述滑动导辊与所述固定导辊的旋转依靠同一电机驱动；所述试样条带匹配缠绕在所述固定导辊和滑动导辊上； 所述杠杆加载系统匹配设置于所述滑动导辊水平方向一侧且一端与所述滑动导辊的转轴匹配连接；所述杠杆加载系统利用杠杆原理对所述滑动导辊施加一个向上的力，以完成对所述试样条带的加载； 所述挤压预紧装置匹配设置于所述试样条带外侧，其与所述试样条带的外侧表面接触连接并对所述试样条带的外表面施加挤压力； 所述试样条带可在其顶部设置凹槽，以改变所述试样条带的部分截面的形状，使所述试样条带的中性面随之发生改变后不再是一平面，而受所述凹槽的形状所控制； 所述测试方法具体过程为：选择合适尺寸的试样条带后，将试样条带安装到固定导辊和滑动导辊上，按照所需要的加载速率设置电机转速，试样条带即开始进行疲劳试验；当试样条带发生明显破坏或部分断裂时，即判定试样失效，测试结束；最后记录从开始试验到试验结束过程中试样条带所转圈数，即为该试样条带在相应加载条件下的疲劳寿命； 对于非对称结构的试样条带，可以解得试样条带的中性面距离底面的距离为下式(4)所示： 上式(4)中L为试样条带的总厚度，b为纤维（31）距离试样条带（3）底面的距离，c为纤维（31）的厚度； 此时若试验要求试样条带的纤维需要达到的压缩应变为ε，则有： 上式(5)中F为杠杆加载系统传递给滑动导辊向上的恒力，A为截面总面积，E为截面的平均弹性模量； 所述杠杆加载系统传递给滑动导辊向上的恒力F受下式(1)控制： F＝2EAε (1)； 上式(1)中A为截面总面积，E为截面的平均弹性模量，其计算方法如下式(2)所示： 上式(2)中E1、E2分别为试样条带的纤维和橡胶的弹性模量；A1、A2分别为试样条带的纤维和橡胶的面积，并且A1+A2＝A； 所述杠杆加载系统传递给滑动导辊向上的恒力F由上式(5)可得在滑动导辊与固定导辊之间，试样条带将一直保持受拉的状态，则可以事先根据实际情况改变试样条带的宽度，从而改变A的值，从而使得受拉段的拉伸应变也满足试验要求； 当各个试验条件满足要求后，使滑动导辊与固定导辊按照一定的速度或加速度运行，记录试样条带从开始试验到产生破坏所转过的圈数，圈数的2倍即为该试验条件下试样条带的疲劳寿命。 |
| Classification | 发明授权 |
| Status | 有效 |
| Note | 授权 |
| Country | 中国 |
| Agency | 北京和信华成知识产权代理事务所(普通合伙) |
| Document Type | 专利 |
| Identifier | http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/99981 |
| Collection | 非线性力学国家重点实验室 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王琮文,郇勇,田雨欣,等. 纤维与橡胶复合结构抗拉压弯疲劳性能的测试装置及方法. CN117571521B[P]. 2025-01-21. |
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