【摘 要】
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针对微尺度材料力学性能测试与尺度效应实验研究的需要,自行研制了一台FMT-Ⅰ型纤维材料微拉伸与微扭转力学性能试验装置,并基于LabVIEW软件平台开发了相应的数据采集与控制系统,实现了测试过程的全自动化.该试验装置可对10-100 μ m的金属单纤维进行微拉伸、单向微扭转、循环扭转变形行为进行实验研究.采用该装置己对微米级直径的多晶铜丝、316L不锈钢纤维和T300碳纤维进行了拉伸测试.实验结果表
【机 构】
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华中科技大学力学系,武汉430074 工程结构分析与安全评定湖北省重点实验室,武汉430074
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针对微尺度材料力学性能测试与尺度效应实验研究的需要,自行研制了一台FMT-Ⅰ型纤维材料微拉伸与微扭转力学性能试验装置,并基于LabVIEW软件平台开发了相应的数据采集与控制系统,实现了测试过程的全自动化.该试验装置可对10-100 μ m的金属单纤维进行微拉伸、单向微扭转、循环扭转变形行为进行实验研究.采用该装置己对微米级直径的多晶铜丝、316L不锈钢纤维和T300碳纤维进行了拉伸测试.实验结果表明,直径为18-105 μ m多晶铜丝的拉伸力学行为并无明显的尺度效应；多晶铜丝和316L不锈钢纤维的弹性模量分别在43.9-60.OGPa和102.9-111.5GPa之间,低于宏观尺度下材料的弹性模量.316L不锈钢纤维的抗拉强度和延伸率随着丝径的减小而降低；T300碳纤维的弹性模量为235.4±12.4GPa,抗拉强度为3238.2±280.8MPa,与碳纤维厂商提供的材料试验数据吻合良好.在单向微扭转实验方面,设计了稳定性好、灵敏度较高的微扭矩传感器,对不同直径多晶铜细丝的扭转变形行为进行了研究,证实了尺度效应的存在.为研究微尺度材料的反常包辛格(Bauschinger)效应,应用自行研制的循环微扭转功能模块,成功地获得了单纤维循环微扭转实验结果.通过系统的实验分析表明,该实验装置具有较高的精度和良好的稳定性,适用于各种纤维材料的力学性能测试.
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