專利名稱：一種多因素耦合加速老化實驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多因素耦合加速老化實驗方法，屬于老化實驗方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是以樹脂為基體，纖維為增強(qiáng)體，采用先進(jìn)復(fù)合材料的成型加工方法制備而成的一系列高性能復(fù)合材料。具有比強(qiáng)度和比模量高、抗疲勞性好、斷裂安全性好、減震能力強(qiáng)、高溫性能好、可設(shè)計性強(qiáng)等優(yōu)點，然而纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料與其他工程材料一樣，都是在一定的環(huán)境條件下使用。常見的環(huán)境條件包括溫度、濕度、應(yīng)力等。一種環(huán)境條件或多種環(huán)境條件的作用均會導(dǎo)致復(fù)合材料的性能變化。這種性能的變化主要是受環(huán)境因素的影響，使基體、纖維或纖維/基體界面發(fā)生變化或破壞引起的。20世紀(jì)70年代中期開始，人們就認(rèn)識到濕度和溫度環(huán)境可能會引起復(fù)合材料強(qiáng)度的退化，在復(fù)合材料分級結(jié)構(gòu)設(shè)計的選材、選型、驗證中都必須考慮濕熱環(huán)境對結(jié)構(gòu)性能的影響。因而投入了大量人力、物力和財力對此開展了研究，而目前在這方面的研究還很欠缺。因此，開展復(fù)合材料在環(huán)境條件下老化行為的研究對于解決碳纖維樹脂基復(fù)合材料發(fā)展過程中的基礎(chǔ)理論問題具有積極的意義，并且對于合理、有效地使用復(fù)合材料也是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，即纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在溫度、濕度、應(yīng)力等方面的研究還很欠缺。進(jìn)而提供一種多因素耦合加速老化實驗方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
一種多因素耦合加速老化實驗方法，步驟如下:
將長5(T200mm，寬5 50 mm,厚0.flOmm的材料試件三個至十個，分別安裝固定在夾具上；關(guān)閉濕熱老化箱門，調(diào)節(jié)濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度，溫度范圍:-50°C ^300°C,濕度范圍:5%~100%，溫度和濕度達(dá)到設(shè)定值，打開紫外燈，紫外燈功率為flOOW，波長為22(T400nm，調(diào)節(jié)液壓缸，拉力范圍:1N — 980N，壓力范圍:1N — 980N，彎曲應(yīng)力范圍:1N—490N,取樣周期:1天 180天,檢測老化情況。由上述提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的方法有利于揭示貯存環(huán)境影響下纖維復(fù)合材料失效機(jī)理及對貯存環(huán)境下和加速失效之間關(guān)系的研究。從而建立貯存環(huán)境中碳纖維復(fù)合材料失效機(jī)理模型和性能評價方法，為復(fù)合材料貯存性能評估和壽命預(yù)報，以及延壽設(shè)計提供理論依據(jù)。


圖1為本發(fā)明一種多因素耦合加速老化實驗方法使用的裝置結(jié)構(gòu)示意 圖2為第一微調(diào)套筒12與第一液壓缸10的液壓桿11和加壓桿13的連接結(jié)構(gòu)示意圖(也是第二微調(diào)套筒21與拉桿16和第二液壓缸20的液壓桿19的連接結(jié)構(gòu)示意圖)；圖3是第一夾具15或第二夾具7的結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖3的A處放大圖。圖中的附圖標(biāo)記14是試件。
具體實施例方式
下面將對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實施例。本實施例所提供的一種多因素耦合加速老化實驗方法，步驟如下:
將長5(T200mm，寬5 50 mm,厚0.flOmm的材料試件三個至十個，分別安裝固定在夾具上；關(guān)閉濕熱老化箱門，調(diào)節(jié)濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度，溫度范圍:-50°C ^300°C,濕度范圍:5°/Γ 00%，溫度和濕度達(dá)到設(shè)定值，打開紫外燈，紫外燈功率為flOOW，波長為22(T400nm，調(diào)節(jié)液壓缸，拉力范圍:1N — 980N，壓力范圍:1N — 980N，彎曲應(yīng)力范圍:1N—490N,取樣周期:1天 180天,檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度試驗周期為24小時，第一個6小時的溫度為50°C、濕度為35 50%，第二個6小時的溫度為200°C、濕度為60 75%，第三個6小時的溫度為300°C、濕度為80 95%，第四個6小時的溫度為100°C、濕度為15 30%。每24小時循環(huán)一次。間隔20天取一個試樣，檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的紫外燈照射試驗周期為24小時，第一個6小時紫外燈的功率為80W，波長為220nm，第二個6小時紫外燈的功率為50W，波長為270nm，第三個6小時紫外燈的功率為30W，波長為320nm，第四個6小時紫外燈的功率為100W，波長為380nm。每24小時循環(huán)一次。間隔30天取一個試樣，檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的拉力、壓力和應(yīng)力試驗周期為36小時，第一個6小時拉力為98N，第二個6小時拉力596N，第三個6小時調(diào)成為壓力49N，第四個6小時壓力900N，第五個6小時設(shè)置彎曲應(yīng)力為9.8N，第六個6小時彎曲應(yīng)力為296N。每36小時循環(huán)一次。間隔30天取一個試樣，檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度試驗周期為48小時，第一個12小時的溫度為_30°C、濕度為10 20%，第二個12小時的溫度為100°C、濕度為30 50%，第三個12小時的溫度為200°C、濕度為60 70%，第四個12小時的溫度為300°C、濕度為80 90%。每48小時循環(huán)一次。間隔25天取一個試樣，檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的紫外燈照射試驗周期為36小時，第一個9小時紫外燈的功率為10W，波長為400nm，第二個9小時紫外燈的功率為40W，波長為350nm，第三個9小時紫外燈的功率為70W，波長為290nm，第四個9小時紫外燈的功率為100W，波長為230nm。每36小時循環(huán)一次。間隔40天取一個試樣，檢測老化情況。所述濕熱老化箱內(nèi)的拉力、壓力和應(yīng)力試驗周期為48小時，第一個8小時拉力為120N，第二個8小時拉力750N，第三個8小時調(diào)成為壓力210N，第四個8小時壓力620N，第五個8小時設(shè)置彎曲應(yīng)力為6N，第六個8小時彎曲應(yīng)力為370N。每48小時循環(huán)一次。間隔60天取一個試樣，檢測老化情況。所述試樣形狀:矩形試樣或啞鈴型試樣。
一種多因素耦合加速老化實驗方法使用的裝置(如圖1和圖2所示)，包括:濕熱老化箱1、第一滾動支架2、紫外燈3、第二滾動支架4、滑軌5、拉力壓力傳感器6、第二夾具7、上部支架8、第一微調(diào)手柄9、第一液壓缸10、第一微調(diào)套筒12、加壓桿13、第一夾具15,拉桿16、側(cè)面支架17、第二微調(diào)手柄18、第二液壓缸20和第二微調(diào)套筒21，所述滑軌5固定在濕熱老化箱I內(nèi)的底部，第一滾動支架2和第二滾動支架4設(shè)置在濕熱老化箱I內(nèi)的滑軌5上，第一夾具15固定在第一滾動支架2的上端，第二夾具7固定在第二滾動支架4的上端，第一夾具15和第二夾具7相互對應(yīng)，拉力壓力傳感器6固定在濕熱老化箱I的內(nèi)壁上，第二夾具7的后端與拉力壓力傳感器6相連接，上部支架8的下端固定在濕熱老化箱I上部的外壁上，上部支架8的上端固定有第一液壓缸10,第一微調(diào)套筒12的上端與第一液壓缸10的液壓桿11螺紋連接，第一微調(diào)套筒12的下端與加壓桿13的上端螺紋連接，第一微調(diào)套筒12兩端的內(nèi)螺紋互為相反，側(cè)面支架17的一端固定在濕熱老化箱I側(cè)面的外壁上，側(cè)面支架17的另一端固定有第二液壓缸20，第二微調(diào)套筒21的一端與第二液壓缸20的液壓桿19螺紋連接，第二微調(diào)套筒21的另一端與拉桿16的一端螺紋連接，第二微調(diào)套筒21兩端的內(nèi)螺紋互為相反，拉桿16的另一端與第一夾具15相連接，第一微調(diào)套筒12的外表面上固定有第一微調(diào)手柄9，第二微調(diào)套筒21的外表面上固定有第二微調(diào)手柄18，紫外燈3固定在濕熱老化箱I內(nèi)。如圖3和圖4所示，所述的第一夾具15或第二夾具7包括外殼30、內(nèi)六角螺栓31、壓蓋32、滑道33、上齒連接件34、上齒35、下齒36、下齒連接件37和彈簧圈38，滑道33固定在外殼30內(nèi)的頂部，上齒連接件34設(shè)置在滑道33內(nèi)，內(nèi)六角螺栓31與外殼30的上壁螺紋連接，內(nèi)六角螺栓31的下端卡有彈簧圈38，內(nèi)六角螺栓31的下端連同彈簧圈38設(shè)置在上齒連接件34上部的凹槽39內(nèi)，凹槽39的上部設(shè)有壓蓋32，上齒連接件34的下端固定有上齒35，下齒連接件37固定在外殼30內(nèi)的底部，下齒連接件37上固定有下齒36，上齒35和下齒36上下對應(yīng)。所述的第一夾具15和第二夾具7的外殼30內(nèi)分別設(shè)有十個上齒35和下齒36，可以同時進(jìn)行十個或十個以內(nèi)試樣的老化試驗。所述的濕熱老化箱I內(nèi)設(shè)置的溫度范圍在-5(T300°C之間，濕度范圍在(Tl00%之間。所述紫外燈3的功率范圍在f 100W，紫外燈的波長范圍在22(T400nm。所述拉力壓力傳感器6的精度為1/1000。所述的試件14可以是單層板、層合板等復(fù)合材料。所述的第一夾具15和第二夾具7的下端連接有第一滾動支架2和第二滾動支架4，在給試件施加壓縮、拉伸應(yīng)力時可以在滑道上滑行，從而避免第一夾具15和第二夾具7在受力時發(fā)生扭曲而導(dǎo)致受力不均。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，這些具體實施方式
都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，將長5(T200mm，寬5 50 mm，厚iOmm的材料試件三個至十個，分別安裝固定在夾具上；關(guān)閉濕熱老化箱門，調(diào)節(jié)濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度，溫度范圍:-50°C 300°C，濕度范圍:59TlOO%，溫度和濕度達(dá)到設(shè)定值，打開紫外燈，紫外燈功率為f 100W，波長為22(T400nm，調(diào)節(jié)液壓缸，拉力范圍:1N—980N,壓力范圍:1N — 980N，彎曲應(yīng)力范圍:IN — 490N，取樣周期:1天 180天，檢測老化情況。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度試驗周期為24小時，第一個6小時的溫度為50°C、濕度為35 50%，第二個6小時的溫度為200°C 、濕度為60 75%，第三個6小時的溫度為300°C、濕度為80、5%，第四個6小時的溫度為100°C、濕度為15 30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的紫外燈照射試驗周期為24小時，第一個6小時紫外燈的功率為80W，波長為220nm，第二個6小時紫外燈的功率為50W，波長為270nm，第三個6小時紫外燈的功率為30W，波長為320nm，第四個6小時紫外燈的功率為100W，波長為380nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的拉力、壓力和應(yīng)力試驗周期為36小時,第一個6小時拉力為98N,第二個6小時拉力596N，第三個6小時調(diào)成為壓力49N，第四個6小時壓力900N，第五個6小時設(shè)置彎曲應(yīng)力為9.8N，第六個6小時彎曲應(yīng)力為296N。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度試驗周期為48小時，第一個12小時的溫度為_30°C、濕度為1(Γ20%，第二個12小時的溫度為100°C、濕度為3(Γ50%，第三個12小時的溫度為200°C、濕度為60 70%，第四個12小時的溫度為300°C、濕度為80 90%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的紫外燈照射試驗周期為36小時，第一個9小時紫外燈的功率為10W，波長為400nm，第二個9小時紫外燈的功率為40W，波長為350nm，第三個9小時紫外燈的功率為70W，波長為290nm，第四個9小時紫外燈的功率為100W，波長為230nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多因素耦合加速老化實驗方法，其特征在于，所述濕熱老化箱內(nèi)的拉力、壓力和應(yīng)力試驗周期為48小時，第一個8小時拉力為120N，第二個8小時拉力750N,第三個8小時調(diào)成為壓力210N，第四個8小時壓力620N，第五個8小時設(shè)置彎曲應(yīng)力為6N，第六個8小時彎曲應(yīng)力為370N。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多因素耦合加速老化實驗方法，屬于老化實驗方法技術(shù)領(lǐng)域。將材料試件三個至十個，分別安裝固定在夾具上；調(diào)節(jié)濕熱老化箱內(nèi)的溫度和濕度，溫度和濕度達(dá)到設(shè)定值，打開紫外燈，紫外燈功率為1~100W，波長為220~400nm，調(diào)節(jié)液壓缸，拉力范圍1N—980N，壓力范圍1N—980N，彎曲應(yīng)力范圍1N—490N，取樣周期1~180天，檢測老化情況。本發(fā)明的方法有利于揭示貯存環(huán)境影響下纖維復(fù)合材料失效機(jī)理及對貯存環(huán)境下和加速失效之間關(guān)系的研究。從而建立貯存環(huán)境中碳纖維復(fù)合材料失效機(jī)理模型和性能評價方法，為復(fù)合材料貯存性能評估和壽命預(yù)報，以及延壽設(shè)計提供理論依據(jù)。
文檔編號G01N33/44GK103091481SQ20131006143
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者苗常青, 衛(wèi)劍征, 劉波, 譚惠豐 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)