專利名稱：一種測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及測(cè)量技術(shù)中采用的夾具，具體的說，涉及一種測(cè)試植物短纖維拉
伸力學(xué)性能用夾具。
背景技術(shù)：
近年來，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和可再生資源開發(fā)利用的日益重視，植物纖維的應(yīng) 用領(lǐng)域不斷拓寬，特別在復(fù)合材料領(lǐng)域，其應(yīng)用潛力和市場(chǎng)前景倍受關(guān)注。作為復(fù)合材料的 增強(qiáng)相，植物纖維本身的力學(xué)性能及其變異程度必然會(huì)影響著產(chǎn)品的最終性能，材料科學(xué) 家迫切希望擁有植物纖維力學(xué)性能的快速準(zhǔn)確測(cè)定技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維原料選擇和制備 工藝的優(yōu)化。 植物纖維的形態(tài)決定了其力學(xué)性能測(cè)試的難易程度。纖維越短，越難以有效夾持， 力學(xué)測(cè)試難度越大。對(duì)長(zhǎng)度短于3mm的植物短纖維力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試被公認(rèn)為一個(gè)國(guó)際性 的難題。
目前對(duì)植物短纖維的夾持方式主要有機(jī)械夾緊和膠粘兩種方式。機(jī)械夾緊可能
導(dǎo)致纖維在加載過程中發(fā)生滑移，還容易造成夾緊處細(xì)胞壁不同程度的壓潰，導(dǎo)致纖維的
提前失效(即纖維在夾緊處斷裂)，機(jī)械夾緊方式通常會(huì)導(dǎo)致超過50%的試樣在夾緊處斷
裂；膠粘方式是目前試驗(yàn)中常用植物短纖維夾持方式，這種方法先是把纖維膠粘到某種媒
介上，再進(jìn)行加載。常用的媒介有紙板、塑料等。很明顯，膠粘方式非常繁瑣，每測(cè)量一根纖
維，都要把纖維膠粘、試樣裝載重復(fù)一遍，不僅所需時(shí)間長(zhǎng)，而且重復(fù)性差。 為此，有必要提出了一種新型的測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾持工具。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具。 本實(shí)用新型所述的夾具包括兩個(gè)用于在其間夾持試樣的夾頭，所述夾頭包括固定
部和夾持部，所述固定部用于將夾頭固定在力學(xué)性能測(cè)試機(jī)上；所述夾持部包括位于夾頭
相向一端的并與拉伸方向平行的貫通凹槽，兩夾持部的所述凹槽鏡像對(duì)稱。 所述固定部和夾持部緊密連接或一體連接。這樣，夾頭的夾持部與固定部構(gòu)成一
個(gè)整體的夾頭，保證了絕佳的剛度。 所述凹槽為貫通凹槽，用于放置樣品，因此其寬度由樣品的直徑?jīng)Q定，可等于或略 大于試樣的直徑；測(cè)試前，在樣品的兩端包裹樹脂，待樹脂干燥后形成樹脂球，然后將樣品 置入所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱的凹槽，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個(gè)凹槽相對(duì)較遠(yuǎn)的一 端，然后進(jìn)行拉伸測(cè)試，此時(shí)樹脂球受力，并將拉伸力傳遞樣品上，達(dá)到拉伸樣品的目的；與 現(xiàn)有的夾具相比，由于樣品纖維不直接受力，纖維不易夾斷或折斷，從而不會(huì)導(dǎo)致纖維過早 失效，實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測(cè)試，同時(shí)該夾具顯然可用于較短的纖維樣品，實(shí)踐證 明，該夾具可以對(duì)長(zhǎng)度在1. 2mm的纖維進(jìn)行拉伸測(cè)試。 所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面可為三角形、半圓形、矩形、梯形或上述一種或多種的組合；為放置方便，優(yōu)選矩形和梯形的組合，矩形在下，梯形在上，梯形的兩平行邊與
水平面平行且短邊的邊長(zhǎng)與矩形的一邊的邊長(zhǎng)相等。 所述夾持部還包括構(gòu)成凹槽的兩個(gè)側(cè)面的兩側(cè)翼部分。 所述側(cè)翼部分在水平面的截面可為各種形狀，如三角形、矩形、梯形或上述一種或 多種的組合。 優(yōu)選的，所述側(cè)翼部分在水平面的截面為直角梯形，梯形的兩平行邊與拉伸方向 平行，較短的平行邊為凹槽的側(cè)面。 所述固定部可以采用本領(lǐng)域常用的固定方式，如螺紋固定，在夾頭的一端開螺孔， 配合螺釘固定在力學(xué)性能測(cè)試機(jī)上；卡嵌固定，在夾頭的側(cè)面開凹槽，力學(xué)性能測(cè)試機(jī)的相 應(yīng)部分設(shè)置與凹槽對(duì)應(yīng)的凸臺(tái)；卡槽固定等。 優(yōu)選的，本實(shí)用新型所述固定部采用螺紋固定和/或卡嵌固定；更優(yōu)選螺紋固定 和卡嵌固定，在夾頭的一端開螺孔，配合螺釘固定在力學(xué)性能測(cè)試機(jī)上；同時(shí)在夾頭的側(cè)面 開凹槽，力學(xué)性能測(cè)試機(jī)的相應(yīng)部分設(shè)置與凹槽對(duì)應(yīng)的凸臺(tái)，以保證夾頭牢固固定在力學(xué) 試驗(yàn)機(jī)上。 所述夾持部可處于夾頭的上部、內(nèi)部、側(cè)部等。 本實(shí)用新型的夾具可由金屬材料加工而成。 本實(shí)用新型所述的測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，可用于測(cè)試各種纖維狀材 料的拉伸性能，尤其是植物纖維，特別是該夾具可有效夾持住長(zhǎng)度在1. 2mm或以上的植物 短纖維，夾持緊固，纖維不易滑移，也不易夾斷或折斷，樣品裝載簡(jiǎn)單方便。該裝置裝卸方 便，牢固穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，可以安裝在各種商業(yè)化的小型力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)度在1. 2mm 以上的纖維的力學(xué)性能測(cè)試。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1所述夾具的俯視圖； 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例1所述夾具左側(cè)夾頭的剖面圖； 圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2所述夾具左側(cè)夾頭的俯視圖； 圖中1、螺紋固定部件；2、卡嵌固定部件；3、凹槽；4、側(cè)翼部分。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例1 —種用在植物短纖維拉伸試驗(yàn)中的夾具，包括兩個(gè)用于在其間夾持試樣的結(jié)構(gòu)對(duì) 稱的夾頭，如圖1、2所示，圖1顯示了該裝置的俯視圖，凹槽3位于夾頭相向一端的凸臺(tái)上， 為貫通凹槽，用于放置樣品，其在垂直于拉伸方向的截面為半圓、矩形和等腰梯形的組合， 半圓在下、矩形在中，等腰梯形在上，等腰梯形的兩平行邊與水平面平行且短邊的邊長(zhǎng)與矩
形的一邊的邊長(zhǎng)相等，且與半圓的直徑相同，形成"y"凹槽。 圖2是該夾具左側(cè)夾頭A向剖面圖，也清楚地顯示了凹槽3的結(jié)構(gòu)。 兩側(cè)翼部分4構(gòu)成了凹槽3的側(cè)邊，側(cè)翼部分4和凹槽3共同構(gòu)成了本夾具的夾
持部；側(cè)翼部分4在水平面的截面為直角梯形，梯形的兩平行邊與拉伸方向平行，較短的平行邊為凹槽的側(cè)面，如圖1所示。 夾具的固定部采用螺紋固定和卡嵌固定；見圖l所示，包括螺紋固定部件l和卡嵌 固定部件2。 將圖1的夾頭通過螺紋固定部件1和卡嵌固定部件2固定在商業(yè)化力學(xué)試驗(yàn)機(jī) 上，根據(jù)所測(cè)試?yán)w維的長(zhǎng)度調(diào)整夾頭的隔距(也就是夾具兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的夾頭之間的距 離)來滿足一定的隔距大小需要；測(cè)試前，在樣品的兩端包裹樹脂，待樹脂干燥后形成樹脂 球，然后將樣品置入所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱的凹槽3中，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個(gè) 凹槽3相對(duì)較遠(yuǎn)的一端，然后進(jìn)行拉伸測(cè)試，此時(shí)樹脂球受力，并將拉伸力傳遞樣品上，達(dá) 到拉伸樣品的目的。由于樣品纖維不直接受力，纖維不易夾斷或折斷，從而不會(huì)導(dǎo)致纖維過 早失效，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測(cè)試。 實(shí)施例2 —種用在植物短纖維拉伸試驗(yàn)中的夾具，包括兩個(gè)用于在其間夾持試樣的結(jié)構(gòu)對(duì) 稱的夾頭，其中一個(gè)夾頭(右側(cè)夾頭)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3顯示了該裝置的俯視圖，俯 視圖中，夾頭的形狀為"口"；凹槽3位于夾頭相向一端，為貫通凹槽，用于放置樣品，其在垂 直于拉伸方向的截面為矩形。 兩側(cè)翼部分4構(gòu)成了凹槽3的側(cè)邊，側(cè)翼部分4和凹槽3共同構(gòu)成了本夾具的夾
持部；側(cè)翼部分4在水平面的截面為直角梯形和矩形的組合，直角梯形更靠近凹槽3，直角
梯形的兩平行邊與拉伸方向平行，較短的平行邊為凹槽的側(cè)面，如圖3所示。 夾具的固定部采用螺紋固定和卡嵌固定；見圖3所示，包括螺紋固定部件1和卡嵌
固定部件2。 將圖3的夾頭通過螺紋固定部件1和卡嵌固定部件2固定在商業(yè)化力學(xué)試驗(yàn)機(jī) 上，根據(jù)所測(cè)試?yán)w維的長(zhǎng)度調(diào)整夾頭的隔距(也就是夾具兩個(gè)對(duì)稱結(jié)構(gòu)的夾頭之間的距 離)來滿足一定的隔距大小需要；測(cè)試前，在樣品的兩端包裹樹脂，待樹脂干燥后形成樹脂 球，然后將樣品置入所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱的凹槽3中，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個(gè) 凹槽3相對(duì)較遠(yuǎn)的一端，然后在一定的速度下拉伸纖維，當(dāng)纖維上的環(huán)氧樹脂微球卡在凹 槽3的槽口后將使纖維受到張力，之后繼續(xù)拉伸直至纖維拉斷，達(dá)到測(cè)試?yán)w維拉伸力的目 的。由于樣品纖維不直接受力，纖維不易夾斷或折斷，從而不會(huì)導(dǎo)致纖維過早失效，可以實(shí) 現(xiàn)對(duì)纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測(cè)試。 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述， 但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易 見的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型 要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，包括兩個(gè)用于在其間夾持試樣的夾頭，所述夾頭包括固定部和夾持部，所述固定部用于將夾頭固定在力學(xué)性能測(cè)試機(jī)上，其特征在于，所述夾持部包括位于夾頭相向一端并與拉伸方向平行的貫通凹槽，兩夾持部的所述凹槽鏡像對(duì)稱。
2. 如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于，所述固定部和夾持部緊密連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于，所述固定部和夾持部一體連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面為三角 形、半圓形、矩形、梯形或上述一種或多種的組合。
5. 如權(quán)利要求4所述的夾具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面為矩形 和梯形的組合，矩形在下，梯形在上，梯形的兩平行邊與水平面平行且短邊的邊長(zhǎng)與矩形的 一邊的邊長(zhǎng)相等。
6. 如權(quán)利要求4所述的夾具，其特征在于，所述凹槽在垂直于拉伸方向的截面為半圓、 矩形和梯形的組合，半圓在下，矩形在中，梯形在上，梯形的兩平行邊與水平面平行且短邊 的邊長(zhǎng)與矩形的一邊的邊長(zhǎng)、以及半圓的弦相等。
7. 如權(quán)利要求1所述的夾具，其特征在于，所述夾持部還包括構(gòu)成凹槽的兩個(gè)側(cè)面的 兩側(cè)翼部分。
8. 如權(quán)利要求7所述的夾具，其特征在于，所述側(cè)翼部分在水平面的截面為三角形、矩 形、梯形或上述一種或多種的組合。
9. 如權(quán)利要求8所述的夾具，其特征在于，所述側(cè)翼部分在水平面的截面為直角梯形， 梯形的兩平行邊與拉伸方向平行，較短的平行邊為凹槽的側(cè)面。
10. 如權(quán)利要求l所述的夾具，其特征在于，所述固定部采用螺紋固定和/或卡嵌固定。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，所述夾具包括兩個(gè)用于在其間夾持試樣的夾頭，所述夾頭包括固定部和夾持部，所述固定部用于將夾頭固定在力學(xué)性能測(cè)試機(jī)上，所述夾持部包括位于夾頭相向一端并與拉伸方向平行的鏡像對(duì)稱的貫通凹槽，所述固定部和夾持部緊密連接或一體連接。本實(shí)用新型所述的測(cè)試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具裝卸方便，牢固穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，可用于測(cè)試各種纖維狀材料的拉伸性能，尤其是植物纖維，特別是該夾具可有效夾持住長(zhǎng)度在1.2mm或以上的植物短纖維，夾持緊固，纖維不易滑移，也不易夾斷或折斷，樣品裝載簡(jiǎn)單方便。
文檔編號(hào)G01N3/04GK201535738SQ200920222960
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
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