万测助力复合材料的力学性能测试系列（1）

2022年11月8日，第十四届中国国际航空航天博览会在广东省珠海市盛大召开。“20系列”战机家族的杰出代表歼-20、运-20、直-20、攻击-11、鹘鹰五大明星机型悉数亮相。

本次博览会展现了中国先进的航空技术，展现了中国的航空实力，国内第五代战斗机--歼-20，作为航展明星也是第一次降落珠海进行展示。

作为最为先进的战机，必须拥有很高的灵活性、隐身性和机动性，其中制作飞机的材料就成为关键，想让飞机飞得更快，更灵活，就必须拥有一对又轻巧、又坚固的机翼。因此世界上的航空制造企业都在想办法用更轻的材料，从铝、钛、钢金属材料到碳纤维，都是飞机制造的主要材料，而目前航空领域非常受青睐的，同时难度也最大的，就是复合材料。

一、复合材料简介与分类：

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了“复合材料”这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。

复合材料也可分为常用和先进两类。

常用复合材料如玻璃钢，便是用玻璃纤维等性能较低的增强体与普通高聚物(树脂)构成。由于它的价格低廉，得以大量发展，已广泛用于船舶、车辆、化工管道和贮罐、建筑结构、体育用品等方面。

先进复合材料指用高性能增强体如碳纤维、芳纶等与性能耐热高聚物构成的复合材料，后来又把金属基、陶瓷基和碳(石墨)基以及功能复合材料包括在内。它们的性能虽然优良，但价格相对较高，主要用于国防工业、航空航天、精密机械和 高档体育用品等。

其中碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，碳纤维具有强抗拉力特性，柔软，可加工成各种织物。

二、复合材料的力学性能试验

纤维增强复合材料的出现和日益广泛的应用给常规的试验技术带来挑战，如何将以前的试验设备和试验技术应用到各向异性的纤维增强复合材料，成为急需解决的问题。于是人们从加载方式、夹具、试样的几何形状和尺寸等方面寻找解决问题的方案。

三、万测的复材解决方案

万测在复合材料力学性能测试方面有着一整套系统的测试方案，是复材测试方法研究领域值得信赖的合作伙伴。无论您需要进行力学性能测试的材料多么特殊，测试方法多么复杂，我们通过模块化设计的试验系统，总能从容应对这些测试需求，并能够很好的满足未来的测试需要。

四、万测复材试验系统的介绍

（1）设备介绍

新秀系列电子万能试验机，配备不同夹具、环境箱和测量装置等，可满足复合材料的静力测试需求。

配置同轴度调节环，并通过万测自主研发的同轴度仪调整标定后，可满足ASTM E1012、 ISO 23788等标准的同轴度要求，以确保整个测试载荷链处于同一轴线。

（2）控制器介绍

万测自主研发的DTC-500控制器，专用于试验机的新一代控制系统，基于先进的集成电路技术，搭配灵活的外围接口，满足各种试验标准和特殊试验需求，并具有全数字控制、多信道采集、高速数据传输等功能。

控制器面板

控制器 后端接口

  *采用四层PCB走线，抗干扰的能力强，稳定性高；

  *带锁定功能接插件，坚固耐用，不易脱落；

  *六路24位AD测量通道，最高采样频率1200Hz（标准配置）/2500Hz（可选）/5000Hz（可选）；

  *三路高速数字采集通道，最高信号采集频率可达4MHz；

  *数字输出接口可输出0~2MHz脉冲信号，模拟输出接口可输出16位精度-10V~+10V电压信号；

  *支持以太网/USB接口方式，以支持更高的采样频率，具有可靠性高、安全性好等显著优势；

  *具备传感器自识别（TEDS）功能；

  *通过万测自主研发的静态应变仪接入应变信号，实现真实的实时应变控；

  *可选配BNC输出卡，将力、变形、位移等信号通过BNC接口以±10V直流信号实时输出，供第三方仪表采集。

以上是复材试验系统里的设备与控制器的介绍，下一篇将介绍TestPilot试验软件、视觉测量系统、WSG型应变仪、自夹持引申计以及环境附件。