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有機纖維是指纖維材質(zhì)為有機物的纖維，包括芳綸、超高分子量聚乙烯纖維、聚酰亞胺纖維等。有機纖維具有密度低、強度高的特點，廣泛用于航空、航天、國防、軍工、交通、建材和醫(yī)療等工業(yè)領(lǐng)域。
有機纖維憑借其優(yōu)異的力學(xué)特性，熱穩(wěn)定性及其特種功能性，成為高性能復(fù)合材料的理想骨架材料。為了確保纖維材料的可靠性和性能，對其力學(xué)性能進行測試是不可少的，本文簡要介紹有機纖維材料常見的幾種力學(xué)測試。
◆ 靜態(tài)測試
纖維材料靜態(tài)力學(xué)測試包括拉伸、彎折、剪切等，其中拉伸強度是其力學(xué)特性中的重要參數(shù)，拉伸測試亦不可少。纖維拉伸可以單絲或多絲測試，可采用不同的制樣方法及測試夾具。為避免不同操作人員手動操作時夾緊力不同，宜采用氣動夾具，夾緊力受氣源壓力控制。氣動夾具包括平推和纏繞式兩種，平推夾具一般采用橡膠面，為方便夾持，制樣時樣品端部可做加強片，標(biāo)距的控制較為便捷；纏繞夾具有弧度機構(gòu)，拉伸時樣品不打滑，制樣便捷，但樣品是纏繞在夾具上，其受力長度增加，標(biāo)距的控制上需按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
為實現(xiàn)制樣方便，并且拉伸時不打滑，可改進氣動平推夾具，夾具面采用波浪紋形式，材質(zhì)為聚四氟乙烯或硬質(zhì)橡膠。如采用硬質(zhì)橡膠，機加難度較大，波浪紋均勻性不好控制，可制作模具，利用平板硫化機制作；相比硬質(zhì)橡膠，聚四氟乙烯可機械加工，采用專業(yè)的機床及制作方法，可實現(xiàn)不同半徑波浪紋的加工。這兩種材質(zhì)的夾持面，均可安裝在氣動平推夾具上，標(biāo)距控制較為靈活。
◆ 多信號測試
纖維材料具備熱穩(wěn)定性、電學(xué)性能及化學(xué)性能(耐腐蝕、抗氧化)等，關(guān)注材料力學(xué)性能同時，這些參數(shù)的變化也須紀(jì)錄。這需要材料測試儀器具備多信號集成功能，能夠?qū)崟r采集力值、溫度、電信號等模擬量，具備鹽霧環(huán)境，可多維度曲線顯示及數(shù)據(jù)分析，為最終產(chǎn)品的設(shè)計及使用提供數(shù)據(jù)支持。
◆疲勞斷裂
疲勞斷裂是指材料在受到循環(huán)載荷作用下逐漸發(fā)生破裂的過程。疲勞斷裂是一種特殊的斷裂形式，其破裂與材料的應(yīng)力歷史和循環(huán)載荷的幅值有關(guān)。 纖維材料的疲勞測試包括拉伸、扭轉(zhuǎn)、復(fù)合及高頻等方式。
1)拉伸試驗：施加往復(fù)拉伸載荷，模擬材料在實際應(yīng)用中受到的拉伸循環(huán)加載條件。通過監(jiān)測試樣的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)和循環(huán)壽命，評估材料的疲勞性能和耐久性。
2)扭轉(zhuǎn)試驗：施加往復(fù)扭轉(zhuǎn)載荷，模擬材料在實際應(yīng)用中受到的扭轉(zhuǎn)循環(huán)加載條件。通過監(jiān)測試樣的扭轉(zhuǎn)角度、扭轉(zhuǎn)力和循環(huán)壽命，評估材料在扭轉(zhuǎn)加載下的疲勞性能。
3)復(fù)合試驗：在試驗中將多個加載模式(拉扭一體式)結(jié)合，模擬材料在實際應(yīng)用中可能遇到的多種復(fù)合循環(huán)加載條件。通過綜合評估不同加載模式下的循環(huán)壽命和破壞機制，更全面地了解材料的疲勞性能。
4)高頻試驗：在較高頻率下進行疲勞試驗，頻率超過100Hz。該試驗主要用于評估材料在高頻應(yīng)力加載條件下的耐久性能。
有機纖維中具代表性的是芳綸纖維，具有高強高模、耐高溫、阻燃等特性，在航空航天、防護裝備、交通運輸、環(huán)境保護、體育器材等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。近年來，聚乙烯纖維和聚酰亞胺纖維在各個領(lǐng)域也開始逐步使用，因其優(yōu)秀的耐熱性和高強度，可做為優(yōu)質(zhì)的復(fù)合基體。
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