專利名稱：一種測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：
本實用新型涉及測量技術(shù)中采用的夾具，具體的說，涉及一種測試植物短纖維拉
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)用潛力和市場前景倍受關(guān)注。作為復(fù)合材料的 增強相，植物纖維本身的力學(xué)性能及其變異程度必然會影響著產(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)確測定技術(shù)，從而實現(xiàn)對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)性能測試的難易程度。纖維越短，越難以有效夾持， 力學(xué)測試難度越大。對長度短于3mm的植物短纖維力學(xué)性能進(jìn)行測試被公認(rèn)為一個國際性 的難題。
目前對植物短纖維的夾持方式主要有機械夾緊和膠粘兩種方式。機械夾緊可能
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)，機械夾緊方式通常會導(dǎo)致超過50%的試樣在夾緊處斷
裂；膠粘方式是目前試驗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，不僅所需時間長，而且重復(fù)性差。 為此，有必要提出了一種新型的測試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾持工具。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種測試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具。 本實用新型所述的夾具包括兩個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)性能測試機上；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 置入所述的兩個鏡像對稱的凹槽，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個凹槽相對較遠(yuǎn)的一 端，然后進(jìn)行拉伸測試，此時樹脂球受力，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，從而不會導(dǎo)致纖維過早 失效，實現(xiàn)對纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測試，同時該夾具顯然可用于較短的纖維樣品，實踐證 明，該夾具可以對長度在1. 2mm的纖維進(jìn)行拉伸測試。 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與矩形的一邊的邊長相等。 所述夾持部還包括構(gòu)成凹槽的兩個側(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)性能測試機上；卡嵌固定，在夾頭的側(cè)面開凹槽，力學(xué)性能測試機的相 應(yīng)部分設(shè)置與凹槽對應(yīng)的凸臺；卡槽固定等。 優(yōu)選的，本實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)性能測試機上；同時在夾頭的側(cè)面 開凹槽，力學(xué)性能測試機的相應(yīng)部分設(shè)置與凹槽對應(yīng)的凸臺，以保證夾頭牢固固定在力學(xué) 試驗機上。 所述夾持部可處于夾頭的上部、內(nèi)部、側(cè)部等。 本實用新型的夾具可由金屬材料加工而成。 本實用新型所述的測試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，可用于測試各種纖維狀材 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)試驗機上，實現(xiàn)對長度在1. 2mm 以上的纖維的力學(xué)性能測試。

圖1為本實用新型實施例1所述夾具的俯視圖； 圖2為本實用新型實施例1所述夾具左側(cè)夾頭的剖面圖； 圖3為本實用新型實施例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。
具體實施方式
以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。實施例1 —種用在植物短纖維拉伸試驗中的夾具，包括兩個用于在其間夾持試樣的結(jié)構(gòu)對 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與矩
形的一邊的邊長相等，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)試驗機 上，根據(jù)所測試?yán)w維的長度調(diào)整夾頭的隔距(也就是夾具兩個對稱結(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鏡像對稱的凹槽3中，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個 凹槽3相對較遠(yuǎn)的一端，然后進(jìn)行拉伸測試，此時樹脂球受力，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，從而不會導(dǎo)致纖維過 早失效，可以實現(xiàn)對纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測試。 實施例2 —種用在植物短纖維拉伸試驗中的夾具，包括兩個用于在其間夾持試樣的結(jié)構(gòu)對 稱的夾頭，其中一個夾頭(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)試驗機 上，根據(jù)所測試?yán)w維的長度調(diào)整夾頭的隔距(也就是夾具兩個對稱結(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鏡像對稱的凹槽3中，使樣品兩端的樹脂球分別位于兩個 凹槽3相對較遠(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，從而不會導(dǎo)致纖維過早失效，可以實 現(xiàn)對纖維力學(xué)性能的準(zhǔn)確測試。 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本實用新型作了詳盡的描述， 但在本實用新型基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(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)，均屬于本實用新型 要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求一種測試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，包括兩個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)性能測試機上，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與矩形的 一邊的邊長相等。
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 的邊長與矩形的一邊的邊長、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。
專利摘要本實用新型涉及一種測試植物纖維拉伸力學(xué)性能用夾具，所述夾具包括兩個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)性能測試機上，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。本實用新型所述的測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，樣品裝載簡單方便。
文檔編號G01N3/04GK201535738SQ200920222960
公開日2010年7月28日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者余雁, 曹雙平, 江澤慧, 王戈, 田根林, 陳魯鐵 申請人:國際竹藤網(wǎng)絡(luò)中心;上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司