(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210851152.7 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 张大鹏　唐雨　雷勇军　于宝石　 吴栋　许浩　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 邱轶 (51)Int.Cl. G01N 3/18(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种测量热塑性复合材料平板压缩性能的 系统和方法 (57)摘要 提供了一种测量热塑性复合材料平板压缩 性能的系统， 可在高低温环境下使用， 用于测量 厚度在0.5 ‑3mm且在厚度方向为矩形截面的热 塑 性复合材料平板； 系统包括压缩力控制子系统、 试样约束装置、 高低温环境箱(12)、 数据测量子 系统； 压缩力控制子系统包括压缩力导向装置； 数据测量子系统包括力学试验机(11)和图像采 集设备； 试样约束装置从待测复合材料平板的厚 度方向对其进行夹持和约束； 压缩力导向装置一 端连接在待测复合材料平板的长度方向上， 另一 端与力学试验机(11)的连接； 力学试验机(11)用 于提供压缩力； 图像采集设备用于采集待测复合 材料平板的变形状态； 高低温环境箱(12)用于提 供测试温度环境。 权利要求书3页 说明书6页 附图3页 CN 115266394 A 2022.11.01 CN 115266394 A 1.一种测量热塑性复合材料平板压缩性能的系统， 其特征在于， 所述系统用于测量厚 度在0.5‑3mm且在厚度方向为矩形截面的热塑性复合材 料平板； 所述系统包括压缩力控制子系统、 试样约束装置、 高低温环境箱(12)、 数据测量子系 统； 所述压缩力控制子系统包括压缩力导向装置； 所述数据测量子系统包括力学 试验机(1 1)和图像采集设备； 所述试样约束装置从待测复合材 料平板的厚度方向对其进行夹持和约束； 所述压缩力导向装置一端连接在待测复合材料平板的长度方向上， 另一端与力学试验 机(11)的连接， 用于为待测复合材 料平板从长度方向传导轴向压缩力； 所述力学 试验机(1 1)提供压缩力； 所述图像采集设备用于采集待测复合材 料平板的变形状态； 所述高低温环境箱(12)用于提供测试温度环境， 其温度范围为： ‑80℃～200℃。 2.如权利要求1所述的测量热塑性复合材 料平板压缩性能的系统， 其特 征在于， 所述试样约束装置为金属构件， 包括螺母、 连接块(3)、 第二夹持块(7)和第一夹持块 (8)、 约束条(4)； 所述第一夹持块(8)和第二夹持块(7)的外形尺寸相同， 二者在叠合时叠合部形成对待 测复合材料平板的厚度方向的约束和夹持； 所述第一夹持块(8)和第二夹持块(7)的长度小 于待测复合材 料平板的长度， 以使 待测复合材 料平板露出的部分承受压缩力； 所述连接块(3)供紧固螺母穿过以对第二夹持块(7)表面施加压力， 以夹持和约束待测 复合材料平板； 所述约束条(4)包括尺寸相同的两个扁U型， 扁U型口部的一条边卡接在连接块(3)上， 另一条边卡接在第一夹持块(8)上， 并与连接块(3)和第一夹持块(8)分别通过螺钉连接， 以 从两侧对连接块(3)、 第二夹持块(7)和第一夹持块(8)进行约束。 3.如权利要求2所述的测量热塑性复合材 料平板压缩性能的系统， 其特 征在于， 所述螺母 包括小螺母(1)和大螺母(2)； 所述大螺母(2)穿过在第二夹持块(7)长度中心对应的连接块(3)上； 所述小螺母(1)在 大螺母(2)两侧对称设置一组或两组； 所述小螺母(1)与第二夹持块(7)的连接处设置有圆柱(6)； 第二夹持块(7)表面设置有 第一凹槽以固定圆柱(6)， 所述圆柱(6)与小螺母(1)的连接面设置有第二凹槽以连接小螺 母(1)； 所述小螺母(1)与圆柱(6)之间有压弹片(5)， 压弹片(5)在小螺母(1)与圆柱(6)连接处 有孔供小螺母(1)穿过； 所述大螺母(2)与压弹片(5)连接， 大螺母(2)施加在压弹片(5)上的压紧力通过圆柱 (6)作用在第二夹持块(7)上； 所述连接块(3)为空心结构， 以保证试样约束装置的重心在第一夹持块(8)和第二夹持 块(7)之间。 4.如权利要求3所述的测量热塑性复合材 料平板压缩性能的系统， 其特 征在于， 所述压缩力导向装置为金属构件， 包括压力传导杆和两侧开放的试样约束装置容纳 腔， 所述试样约束装置以待测复合材料平板长度方向中心与压力 传导杆轴向重合的方式置权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115266394 A 2于所述试样约束装置容纳腔内； 所述压力传导杆从外部伸入所述试样约束装置容纳腔， 外侧端连接力学试验机(11)， 内侧端连接从第一夹持块(8)和第二夹持块(7)叠合部露出来的待测复合材 料平板的顶端。 5.如权利要求 4所述的测量热塑性复合材 料平板压缩性能的系统， 其特 征在于， 所述压缩力控制子系统还包括换向装置， 所述换向装置设置在力学试验机(11)和压缩 力导向装置之间， 用于当所述力 学试验机(11)为拉伸力学试验机(11)时， 将拉伸力转换为 压缩所述压缩力导向装置的力。 6.如权利要求5所述的高低温环境下测热塑性复合材料压缩力学性能系统， 其特征在 于， 所述换向装置为金属材质， 包括结构相同的第一方框件和第二方框件； 所述第一方框件包括上表面、 下表面、 左连接杆和右连接杆： 左连接杆分别连接上表面 和下表面的左侧， 右连接杆分别连接上表面和下表面的左侧； 所述第二方框件的下表面通过两侧的通孔经第一方框件的左连接杆和第一方框件的 右连接杆连接在第一方框件的上表面和第一梯形的下表面之间， 所述第二方框件的左连接 杆和右连接杆穿过第一方框件上表面的通孔与第二方框件的上表面连接， 以实现第一方框 件和第二方框件的相向运动和反向运动； 当所述力学试验机(11)为拉伸力学试验机(11)时， 所述压缩力导向装置的压力传导杆 的外侧端连接在第一方框件上表面中心下侧； 所述第二方框件的上表面与所述拉伸力学试 验机(11)的固定端 连接， 所述第一方框件的下表 面与所述拉伸力学试验机(11)的拉伸端相 连接， 通过第一方框件的动作使压缩力导向装置在第一方框件的上表面和 第二方框件的下 表面之间被压缩 对待测复合材 料平板产生压缩力。 7.如权利要求1所述的测量热塑性复合材 料平板压缩性能的系统， 其特 征在于， 所述数据测量子系统还包括第一计算机(14)， 第一计算机(14)与力学试验机(11)相连 接， 用于记录待测复合材 料平板受力状态； 所述图像采集设备还包括第二计算机(15)、 高速相机(10)和光源(9)： 所述； 所述第二 计算机(15)与高速相机(10)相连接， 所述高速相机(10)聚焦于第一夹持块(8)和第二夹持 块(7)叠合部露出来的待测复合材料平板凸耳； 所述光源(9)用于为所述高速相机提供采集 环境。 8.一种测量热塑性复合材料平板压缩性能的方法， 其特征在于， 它 使用如权利要求1 ‑7 中任一权利要求所述的测量热塑性复合材料平板压缩性能的系统， 在待测复合材料平板厚 度方向两侧固定间距设置凸耳， 然后置于在试样约束装置中， 待测复合材料平板长度方向 露出试样约束装置一端顶部与压缩力导向装置连接， 压缩力导向装置另一端与力学试验机 (11)连接， 高低温环境箱(12)与力学试验机(11)连接的待测复合材料平板和部件相通， 为 其提供温度环境， 通过力学试验机(11)对压缩力导向装置施加压缩力， 从而压缩待测复合 材料平板， 同步通过图像采集设备对待测复合材料平板进行图像采集， 进行数据 处理后获 得复合材 料压缩力学性能数据。 9.如权利要求8所述的测量热塑性复合材料平板压缩性能的方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： S1、 对无应力无变形的待测复合材料平板凸耳处进行染色和划痕处理， 染色采用与待权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115266394 A 3