东华大学：材料科学与工程实验教学资源（讲义）NOL环的制备及性能测试

NOL环制作及剪切性能测试1实验目的(1）了解纤维增强树脂缠绕基本工艺(2）了解纤维增强树脂复合材料的力学性能及测试方法2实验基本原理纤维增强树脂复合材料的力学性能取决于纤维和树脂本身的特性、界面及结构设计。缠绕是复合材料制备的重要手段，适合于制备压力容器、传动轴等设备。NOL环测定是最早由美国海军制定的测试标准，后为复合材料行业所接受，能够比较方便的测试复合材料抗拉、抗剪、抗压性能。主要是将纤维通过湿法或干法缠绕在特定模具上，制备成一定尺寸的环状复合材料，经固化、切割制得标准环形样品。3实验仪器及装置缠绕模具：脱模机：剪切实验样品制备模具：固化装置；材料万能实验机：剪切试验夹具。图1湿法缠绕工艺示意图图2缠绕模具

NOL 环制作及剪切性能测试 1 实验目的 (1) 了解纤维增强树脂缠绕基本工艺 (2) 了解纤维增强树脂复合材料的力学性能及测试方法 2 实验基本原理 纤维增强树脂复合材料的力学性能取决于纤维和树脂本身的特性、界面及结构设计。缠 绕是复合材料制备的重要手段，适合于制备压力容器、传动轴等设备。NOL 环测定是最早 由美国海军制定的测试标准，后为复合材料行业所接受，能够比较方便的测试复合材料抗拉、 抗剪、抗压性能。主要是将纤维通过湿法或干法缠绕在特定模具上，制备成一定尺寸的环状 复合材料，经固化、切割制得标准环形样品。 3 实验仪器及装置 缠绕模具；脱模机；剪切实验样品制备模具；固化装置； 材料万能实验机；剪切试验夹具。 图 1 湿法缠绕工艺示意图 图 2 缠绕模具

图3剪切实验试样及夹具4.实验步骤（1）NOL环的制作把清洗干净的模具涂上脱模剂，把纤维纱团固定在纱架上，施加轻微的张力。纤维从纱团引出，经过导辊，进入胶槽（胶槽要有加热装置，并恒定温度）。纱从胶槽拉出时，在尽量减少磨损的情况下，用挤胶辊或刮胶板等装置将多余的胶除去。把浸过胶的纤维经过一系列导辊，施加张力，一般为纤维断裂强度的5一8%。为了使纤维浸渍均匀，张力稳定，缠绕线速度应低于27米/分。拍纱要均匀。试样绕制完毕后，按规定的固化制度进行固化。固化完毕的单环，先将两侧外模脱去，串在一起用磨削或精车进行表面加工。加工毕用冲压脱模机去中模。（2）剪切试样的制备把NOL环放置在特定的夹具中，截取跨度为3Omm的试样，需要分别从三个NOL环中截取9段样品。将试样放入图3所示的夹具中，在材料试验机上均匀连续地施加载荷，直到破坏，记录破坏载荷。5.实验结果与数据处理剪切强度按以下公式计算：3Pb：T's4bh式中,Ts一剪切强度b一试样宽度，mm;

图 3 剪切实验试样及夹具 4. 实验步骤 （1）NOL 环的制作 把清洗干净的模具涂上脱模剂，把纤维纱团固定在纱架上，施加轻微的张力。纤维从纱 团引出，经过导辊，进入胶槽（胶槽要有加热装置，并恒定温度）。纱从胶槽拉出时，在尽 量减少磨损的情况下，用挤胶辊或刮胶板等装置将多余的胶除去。把浸过胶的纤维经过一系 列导辊，施加张力，一般为纤维断裂强度的 5－8%。为了使纤维浸渍均匀，张力稳定，缠绕 线速度应低于 27 米/分。拍纱要均匀。试样绕制完毕后，按规定的固化制度进行固化。固化 完毕的单环，先将两侧外模脱去，串在一起用磨削或精车进行表面加工。加工毕用冲压脱模 机去中模。 （2）剪切试样的制备 把 NOL 环放置在特定的夹具中，截取跨度为 30mm 的试样，需要分别从三个 NOL 环 中截取 9 段样品。将试样放入图 3 所示的夹具中，在材料试验机上均匀连续地施加载荷，直 到破坏，记录破坏载荷。 5. 实验结果与数据处理 剪切强度按以下公式计算： τs＝ bh Pb 4 3 ， 式中， τs—剪切强度 b —试样宽度，mm;

h一试样厚度，mm;最后计算平均值和CV。6.实验报告实验报告撰写按“材料科学与工程学院中心实验室”要求撰写。7.思考与讨论（1）影响NOL环剪切性能的主要工艺参数？（2）试样剪切强度与纤维拉伸强度的关系？（3）如何根据树脂进行纤维的表面处理？

h —试样厚度，mm; 最后计算平均值和 CV。 6. 实验报告 实验报告撰写按“材料科学与工程学院中心实验室”要求撰写。 7．思考与讨论 （1）影响 NOL 环剪切性能的主要工艺参数？ （2）试样剪切强度与纤维拉伸强度的关系？ （3）如何根据树脂进行纤维的表面处理？