專利名稱：光彈塑性材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光彈塑性材料及制備方法，特點(diǎn)是涉及一種在小彈塑變形條件下
構(gòu)件殘余應(yīng)力的光彈塑性材料，屬于材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光彈性法獲得結(jié)構(gòu)物的各種力學(xué)量是工程技術(shù)中的基本問題，雖然在工程力學(xué)中
已經(jīng)建立了一系列理論分析的方法，但是在很多高新技術(shù)領(lǐng)域中所需用的結(jié)構(gòu)物，幾何形
狀特別復(fù)雜,載荷情況和工作環(huán)境(高溫、高壓、地下、液中、強(qiáng)磁場、強(qiáng)輻射、動態(tài)等)也越
來越多樣，致使理論分析十分困難；因此，采用實(shí)驗(yàn)的辦法就顯得尤為重要，甚至是唯一的
手段了。該方法適用于彈性變形條件下，構(gòu)件卸載后應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)隨即消失。 光塑性法是建立在經(jīng)典光彈性概念基礎(chǔ)上，應(yīng)用合適的聚合物材料制作模型進(jìn)行
實(shí)驗(yàn)，以確定原型結(jié)構(gòu)的彈塑性應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)方法，根據(jù)研究對象和變形程度的不
同，光塑性主要是研究結(jié)構(gòu)在大塑性變形下，卸載后的殘余應(yīng)變狀態(tài)的光塑性法。 由于光彈性法的局限性以及工程實(shí)際存在大量的彈塑性和大塑性變形問題，因而
光塑性法具有直觀、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)的光塑性法近年來受到了極大重視，取得了較快發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在小彈塑變形條件下，可用于研究構(gòu)件殘余應(yīng)力，并 且卸載后仍然保留應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的光彈塑性材料及制備方法。 技術(shù)解決方案本發(fā)明包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯 二甲酸二丁脂=80-100 : 24-60 : 32-80; 制備方法如下(1)將上述環(huán)氧樹脂倒入燒杯中，然后連同燒杯放進(jìn)IO(TC -120的 水浴鍋中煮沸40-60分鐘，并不斷攪拌，以揮發(fā)雜質(zhì)和沉淀渣子； (2)將水浴鍋內(nèi)水溫降溫到50 6(rC，在水浴后的環(huán)氧樹脂中加入順丁烯二酸酐 增塑劑，并沿一個方向均勻攪拌20-30分鐘,制成均勻混合溶液A ; (3)取上述鄰苯二甲酸二丁脂固化劑倒入燒杯，在電爐子上水浴加熱至固化劑完 全融化，溫度控制在8(TC -95°C ,制成溶液B ; (4)將步驟(2)的溶液A與步驟(3)的溶液B進(jìn)行混合，制成C溶液，在C溶液中 加入N-N- 二甲基苯胺催化劑,催化劑的加入量為C溶液總重量的0.5-1.0%，加入時邊倒邊 沿一個方向均勻攪拌，溫度控制在50 6(TC之間，攪拌20-30分鐘后，制成D溶液，將D溶 液倒入模具，放入恒溫在40-65°C的烘箱中，靜放40-60分鐘，待沒有氣泡時，進(jìn)行澆鑄；
(5)澆鑄完成后，把模具放進(jìn)烘干箱內(nèi)恒溫在42 44。C進(jìn)行第一次固化處理， 固化時間48-72小時,待模型完全膠凝后脫模，再進(jìn)行第二次12(TC的固化處理，固化時間 10-15小時，得到成品材料。
(6)將成品材料進(jìn)行機(jī)加工，在光彈儀上觀察是否有初應(yīng)力，如果有初應(yīng)力要進(jìn)行
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本發(fā)明包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂=
100 : 30-50 : 40-70。
本發(fā)明包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂=
80 : 24-48 : 32-64。 環(huán)氧樹脂為雙酚A與環(huán)氧氯丙烯的低分子量聚合物。 本發(fā)明就是基于光彈法和光塑性法兩種方法之間，主要用于是研究結(jié)構(gòu)在小彈塑 性變形下，卸載后仍然保留應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的光彈塑性法,通過改變光彈性材料的配比，制 備了光彈塑性應(yīng)力材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用光彈塑性法可以用來模擬在小彈塑性變形下， 一些復(fù)雜構(gòu)件的受力狀態(tài)分析，如研究構(gòu)件(如鋼軌、鋼板)矯直過程中的殘余應(yīng)力研究 等，光彈塑性法顯出了極大的優(yōu)越性,不但有效、方便,而且也是最經(jīng)濟(jì)的方法。原有的光彈 技術(shù)缺陷織只局限于加載過程應(yīng)力、應(yīng)變的研究，不能研究卸載后的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。采用 本發(fā)明光彈塑性材料在數(shù)碼光彈儀上加載獲取等色線后卸載，觀察卸載后光彈塑性材料中 條紋數(shù)的變化情況，該材料能夠使研究構(gòu)件殘余應(yīng)力隨時間變化且至少保留15分鐘。


圖1本發(fā)明為光彈塑性材料圓盤在不同受力條件下的等色線條紋圖；
圖2本發(fā)明光彈塑性材料圓盤在不同受力條件下的等差線條紋圖；
圖3為本發(fā)明光彈塑性材料卸載之后每隔一分鐘的等色線圖； [酬 圖4為本發(fā)明的固化圖； [酬 圖5為本發(fā)明退火曲線圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 本發(fā)明包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂= ioo : 30 : 40;環(huán)氧樹脂為雙酚A與環(huán)氧氯丙烯的低分子量聚合物。 制備方法如下(1)將上述100克環(huán)氧樹脂倒入燒杯中，然后連同燒杯放進(jìn)IO(TC 的水浴鍋中煮沸50分鐘,并不斷攪拌，以揮發(fā)雜質(zhì)和沉淀渣子； (2)將水浴鍋內(nèi)水溫降溫到55°C ，在水浴后的環(huán)氧樹脂中加入30克順丁烯二酸酐 增塑劑，并沿一個方向均勻攪拌20-分鐘，制成均勻混合溶液A ; (3)取上述40克鄰苯二甲酸二丁脂固化劑倒入燒杯，在電爐子上水浴加熱至固化 劑完全融化，溫度控制在85°C ，制成溶液B ; (4)將步驟(2)的溶液A與步驟(3)溶液B的進(jìn)行混合，制成C溶液，在C溶液中 加入0. 2克N-N- 二甲基苯胺催化劑，邊倒邊沿一個方向均勻攪拌，溫度控制在52。C之間，攪 拌20分鐘后，制成D溶液，將D溶液倒入模具,放入恒溫在42。C的烘箱中，靜放40分鐘，待 沒有氣泡時，進(jìn)行澆鑄； (5)澆鑄完成后,把模具放進(jìn)烘干箱內(nèi)恒溫在42t:進(jìn)行第-一次固化處理，固化時 間50小時，待模型完全膠凝后脫模，再進(jìn)行第二次120。C的固化處理，固化時間12小時，得 到成品材料。
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(6)將成品材料進(jìn)行機(jī)加工，在光彈儀上觀察是否有初應(yīng)力，如果有初應(yīng)力要進(jìn)行 退火處理。 光彈塑性材料在數(shù)碼光彈儀上加載獲取等色線后卸載，觀察卸載后光彈塑性材料 中條紋數(shù)的變化情況，該材料能夠使研究構(gòu)件殘余應(yīng)力隨時間變化且保留15分鐘。
實(shí)施例2 本發(fā)明包括下列原料環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂，原料的質(zhì)量 比為環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂=90 : 50 : 60 ;其中環(huán)氧樹脂為雙 酚A與環(huán)氧氯丙烯的低分子量聚合物。 制備方法如下(1)將上述90克環(huán)氧樹脂倒入燒杯中，然后連同燒杯放進(jìn)IO(TC的 水浴鍋中煮沸50分鐘，并不斷攪拌，以揮發(fā)雜質(zhì)和沉淀渣子； (2)將水浴鍋內(nèi)水溫降溫到55°C,在水浴后的環(huán)氧樹脂中加入50克順丁烯二酸酐 增塑劑，并沿一個方向均勻攪拌20分鐘，制成均勻混合溶液A ; (3)取上述60克鄰苯二甲酸二丁脂固化劑倒入燒杯，在電爐子上水浴加熱至固化 劑完全融化，溫度控制在75°C ，制成溶液B ; (4)將步驟(2)的溶液A與步驟(3)溶液B的進(jìn)行混合，制成C溶液，在C溶液中 加入().1克N-二甲基苯胺催化劑,邊倒邊沿一個方向均勻攪拌，溫度控制在52 °C之間，攪 拌20分鐘后，制成D溶液，將D溶液倒入模具，放入恒溫在42°C的烘箱中，靜放40分鐘，待 沒有氣泡時，進(jìn)行澆鑄； (5)澆鑄完成后，把模具放進(jìn)烘干箱內(nèi)恒溫在42。C進(jìn)行第一次固化處理，固化時 間50小時,待模型完全膠凝后脫模，再進(jìn)行第二次12(rC的固化處理，固化時間12小時，得 到成品材料。 (6)將成品材料進(jìn)行機(jī)加工，在光彈儀上觀察是否有初應(yīng)力，如果有初應(yīng)力要進(jìn)行 退火處理。 光彈塑性材料在數(shù)碼光彈儀上加載獲取等色線后卸載，觀察卸載后光彈塑性材料 中條紋數(shù)的變化情況，該材料能夠使研究構(gòu)件殘余應(yīng)力隨時間變化且保留15分鐘。
實(shí)施例3 本發(fā)明包括下列原料質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂=
80 : 40 : 5();其中環(huán)氧樹脂為雙酚A與環(huán)氧氯丙烯的低分子量聚合物。
制備方法如下(l)將上述80克環(huán)氧樹脂倒入燒杯中，然后連同燒杯放進(jìn)10(TC的
水浴鍋中煮沸50分鐘，并不斷攪拌，以揮發(fā)雜質(zhì)和沉淀渣子； (2)將水浴鍋內(nèi)水溫降溫到55°C ,在水浴后的環(huán)氧樹脂中加入40克順丁烯二酸酐 增塑劑，并沿一個方向均勻攪拌20分鐘，制成均勻混合溶液A ; (3)取上述50克鄰苯二甲酸二丁脂固化劑倒入燒杯，在電爐子上水浴加熱至固化 劑完全融化，溫度控制在75°C ，制成溶液B ; (4)將步驟(2)的溶液A與步驟(3)溶液B的進(jìn)行混合，制成C溶液，在C溶液中 加入0. 1克:H 二甲基苯胺催化劑，邊倒邊沿一個方向均勻攪拌，溫度控制在52"C之間，攪 拌20分鐘后，制成D溶液，將D溶液倒入模具,放入恒溫在40°C的烘箱中，靜放40分鐘，待 沒有氣泡時，進(jìn)行澆鑄； (5)澆鑄完成后，把模具放進(jìn)烘干箱內(nèi)恒溫在42。C進(jìn)行第一次固化處理，固化時間55小時,待模型完全膠凝后脫模，再進(jìn)行第二次ll(TC的固化處理，固化時間15小時，得 到成品材料。 (6)將成品材料進(jìn)行機(jī)加工,在光彈儀上觀察是否有初應(yīng)力，如果有初應(yīng)力要進(jìn)行 退火處理。
權(quán)利要求
光彈塑性材料及制備方法，其特征在于包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂∶順丁烯二酸酐∶鄰苯二甲酸二丁脂＝80-100∶24-60∶32-80；制備方法如下(1)將上述環(huán)氧樹脂倒入燒杯中，然后連同燒杯放進(jìn)100℃-120的水浴鍋中煮沸40-60分鐘，并不斷攪拌，以揮發(fā)雜質(zhì)和沉淀渣子；(2)將水浴鍋內(nèi)水溫降溫到50～60℃，在水浴后的環(huán)氧樹脂中加入順丁烯二酸酐增塑劑，并沿一個方向均勻攪拌20-30分鐘，制成均勻混合溶液A；(3)取上述鄰苯二甲酸二丁脂固化劑倒入燒杯，在電爐子上水浴加熱至固化劑完全融化，溫度控制在80℃-95℃，制成溶液B；(4)將步驟(2)的溶液A與步驟(3)的溶液B進(jìn)行混合，制成C溶液，在C溶液中加入N-N-二甲基苯胺催化劑，催化劑的加入量為C溶液總重量的0.5-1.0％，加入時邊倒邊沿一個方向均勻攪拌，溫度控制在50～60℃之間，攪拌20-30分鐘后，制成D溶液，將D溶液倒入模具，放入恒溫在40-65℃的烘箱中，靜放40-60分鐘，待沒有氣泡時，進(jìn)行澆鑄；(5)澆鑄完成后，把模具放進(jìn)烘干箱內(nèi)恒溫在42～44℃進(jìn)行第一次固化處理，固化時間48-72小時，待模型完全膠凝后脫模，再進(jìn)行第二次120℃的固化處理，固化時間10-15小時，得到成品材料。(6)將成品材料進(jìn)行機(jī)加工，在光彈儀上觀察是否有初應(yīng)力，如果有初應(yīng)力要進(jìn)行退火處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈塑性材料及制備方法，其特征在于包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂:順丁烯二酸酐:鄰苯二甲酸二丁脂=ioo : 30-50 : 40-70。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈塑性材料及制備方法,其特征在于包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂順丁烯二酸酐鄰苯二甲酸二丁脂=80 : 24-48 : 32-64。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈塑性材料及制備方法，其特征在于環(huán)氧樹脂為雙酚A與環(huán)氧氯丙烯的低分子量聚合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光彈塑性材料及制備方法，屬于材料領(lǐng)域。包括下列原料的質(zhì)量比環(huán)氧樹脂∶順丁烯二酸酐∶鄰苯二甲酸二丁脂＝80-100∶24-60∶32-80。本發(fā)明可以用來模擬在小彈塑性變形下，一些復(fù)雜構(gòu)件的受力狀態(tài)分析，如研究構(gòu)件(如鋼軌、鋼板)矯直過程中的殘余應(yīng)力研究等，光彈塑性法顯出了極大的優(yōu)越性，不但有效、方便，而且也是最經(jīng)濟(jì)的方法。原有的光彈技術(shù)缺陷織只局限于加載過程應(yīng)力、應(yīng)變的研究，不能研究卸載后的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)。采用本發(fā)明光彈塑性材料在數(shù)碼光彈儀上加載獲取等色線后卸載，觀察卸載后光彈塑性材料中條紋數(shù)的變化情況，該材料能夠使研究構(gòu)件殘余應(yīng)力隨時間變化且保留15分鐘。
文檔編號C08G59/42GK101787110SQ20091021530
公開日2010年7月28日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者劉宇雁, 李革, 王建國, 陳林 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)