一种橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置的制作方法

本实用新型属于材料力学性能测试技术领域，具体涉及一种橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置。

背景技术：

随着材料基因库建设工作从各层面的逐步深入推进，全面了解并掌握材料的性能参数至关重要，尤其是对于那些应用在武器装备、航空航天、能源技术等领域并需长期服役的先进功能材料，必须在投入使用前，对材料的稳定性进行评估，因此研究材料在长期拉伸/压缩应力加载等特定环境下的性能效应具有重要意义。从测试原理上讲，应力测试实验是要测试恒定形变下载荷（即加载其上的作用力）的衰减，但是由于力的测量必需通过材料形变反映出来，所以既要形变恒定又要测量力的变化，这是应力松弛装置设计及制造的难点。

中国专利文献库公开了张翠强等的《一种测量应力松弛的系统及测量方法》（201810008595.3），但是，该方法主要用于土木领域测试金属构件；朱安明的《新型橡胶拉伸应力松弛试验装置》（201120228013.6）虽用于测试橡胶材料，但该装置结构复杂、体积较大，不便于进行大批量材料的试验验证；敖银勇等的《一种高能射线辐照下高分子聚合物拉伸应力松弛实验装置》（201620536105.3）则无法获取连续性在线实验数据，难以实现特殊环境可控条件下橡胶材料的长期性能研究。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置。

本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置，其特点是，包括：

样品夹持模块，为固定样品、调节样品拉伸到预定伸长率的功能单元；所述的样品夹持模块位于装置顶部，包括样品夹具固定端、样品放置区、滑轨、样品夹具移动端和夹具移动调节旋钮；所述的样品放置区放置夹持的样品，所述的滑轨的一端为固定端，固定端与样品夹具固定端固定连接，滑轨的另一端为移动端，移动端与样品夹具移动端固定连接，夹具移动调节旋钮固定在滑轨的顶端，旋转夹具移动调节旋钮，样品夹具移动端沿滑轨左右移动。

数据采集模块，为采集与时间对应的拉伸应力值的功能单元；所述的数据采集模块包括功能设置区、力学传感器和数据显示屏；所述的力学传感器，连接在样品夹具固定端或电源开关上，用于实时测试加载于样品的拉伸应力；所述的数据显示屏，用于在线显示在预定伸长率下加载于样品的应力数值及对应的时间；所述的功能设置区，对力学传感器获得的数值进行数值归零、单位切换和数据输出。

所述的样品放置区设置有刻度尺，用于监测样品的拉伸伸长率。

所述的滑轨为封闭式沟槽。

本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置工作过程如下：

a.将裁制好的样品一端夹持在样品夹具固定端，另一端夹持在样品夹具移动端，固定好样品；

b.打开电源开关，将起始拉伸应力Fa归零；旋转夹具移动调节旋钮，使样品夹具移动端沿滑轨向右侧移动，至样品自然拉伸，此时数据显示屏上开始显示拉伸应力数据；

c.继续旋转夹具移动调节旋钮，至样品拉伸到预定伸长率，此时数据显示屏上显示的拉伸应力数据记作F；30min后，对应的拉伸应力值记作F0，F0为样品在预定伸长率下的初始拉伸应力；

d.继续保持样品夹具移动端位置，同时记录时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，直至达到预设的测试时间；

e.根据时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，分别计算Ft/F0，获得样品的拉伸应力松弛曲线和应力松弛率。

所述的样品的起始拉伸应力Fa可以不归零，在步骤e中计算公式为（Ft-Fa）/（F0-Fa），获得样品的拉伸应力松弛曲线和应力松弛率。

本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置结构设计简洁、便于实际操控，该装置在整个过程通过力学传感器及显示屏实时监测拉伸应力的变化，期间无需将试样拿出，避免了操作误差等因素造成的数据波动，确保了测试结果的精准度，对其应力松弛程度及演化趋势的判断快捷有效，尤其适用于评估需长期服役的材料。此外，根据实际情况是否紧迫的具体需求，可通过灵活控制测试时间给予实现；对于较大尺寸的样品，则可通过改变测试装置中的样品加持模块的尺寸予以实现；对于较小尺寸的样品，则可通过在测试装置中的夹具钳口内覆设软质垫层避免破坏样品，通过在测试装置中增设位移传感器等精确控制拉伸位移。而且，通过改装将测试装置中的样品加持模块（比如增长其下端悬臂）置于环境试验箱（如温度场、辐射场等）内，还可用于测试样品在特殊环境氛围中的应力松弛性能。

附图说明

图1为本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置的产品示意图；

图3为本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置的产品俯视图；

图4为实施例3测试得到的拉伸应力松弛曲线；

图中，1.样品夹具固定端 2.样品放置区及滑轨 21.样品 22.滑轨 23.刻度尺 3.样品夹具移动端 4.夹具移动调节旋钮 5.电源开关 6.数据显示屏 7.功能设置区 8.力学传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2和3所示，本实用新型的橡胶材料的拉伸应力松弛测试装置包括：

样品夹持模块，为固定样品、调节样品拉伸到预定伸长率的功能单元；所述的样品夹持模块位于装置顶部，包括样品夹具固定端1、样品放置区2、滑轨22、样品夹具移动端3和夹具移动调节旋钮4；所述的样品放置区2放置夹持的样品21，所述的滑轨22的一端为固定端，固定端与样品夹具固定端1固定连接，滑轨22的另一端为移动端，移动端与样品夹具移动端3固定连接，夹具移动调节旋钮4固定在滑轨22的顶端，旋转夹具移动调节旋钮4，样品夹具移动端3沿滑轨22左右移动。

数据采集模块，为采集与时间对应的拉伸应力值的功能单元；所述的数据采集模块包括功能设置区7、力学传感器8和数据显示屏6；所述的力学传感器8，连接在样品夹具固定端1或电源开关5上，用于实时测试加载于样品21的拉伸应力；所述的数据显示屏6，用于在线显示在预定伸长率下加载于样品21的应力数值及对应的时间；所述的功能设置区7，对力学传感器8获得的数值进行数值归零、单位切换和数据输出。

所述的样品放置区2设置有刻度尺23，用于监测样品21的拉伸伸长率。

所述的滑轨22为封闭式沟槽。

实施例1

将裁制好的哑铃型或矩形条的样品21一端夹持在样品夹具固定端1，另一端夹持在样品夹具移动端3，固定好样品21；打开电源开关5，将起始拉伸应力Fa归零；旋转夹具移动调节旋钮4，使样品夹具移动端3沿滑轨22向右侧移动，至样品21自然拉伸，此时数据显示屏6上开始显示拉伸应力数据；继续旋转夹具移动调节旋钮4，至样品21拉伸到预定伸长率，此时数据显示屏6上显示的拉伸应力数据记作F；30min后，对应的拉伸应力值记作F0，F0为样品21在预定伸长率下的初始拉伸应力；继续保持样品夹具移动端3位置，同时记录时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，直至达到预设的测试时间；导出原始数据，根据与时间对应的拉伸应力值Ft，分别计算Ft/F0，获得样品21拉伸应力松弛曲线及不同服役时间对应的应力松弛率，进行待测材料长期服役状态下力学性能的判断评估。

实施例2

将裁制好的哑铃型或矩形条的样品21一端夹持在样品夹具固定端1，另一端夹持在样品夹具移动端3，固定好样品21；打开电源开关5，记录起始拉伸应力Fa；旋转夹具移动调节旋钮4，使样品夹具移动端3沿滑轨22向右侧移动，至样品21自然拉伸，此时数据显示屏6上开始显示拉伸应力数据；继续旋转夹具移动调节旋钮4，至样品21拉伸到预定伸长率，此时数据显示屏6上显示的拉伸应力数据记作F；30min后，对应的拉伸应力值记作F0，F0为样品21在预定伸长率下的初始拉伸应力；继续保持样品夹具移动端3位置，同时记录时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，直至达到预设的测试时间；导出原始数据；根据与时间对应的拉伸应力值Ft，分别计算（Ft-Fa）/（F0-Fa）值，即可获得样品21拉伸应力松弛曲线及不同服役时间对应的应力松弛率，进行待测材料长期服役状态下力学性能的判断评估。

实施例3

将裁制好的哑铃型的某橡胶材料样品21一端夹持在样品夹具固定端1，另一端夹持在样品夹具移动端3，固定好样品21；打开电源开关5，将起始拉伸应力Fa归零；旋转夹具移动调节旋钮4，使样品夹具移动端3沿滑轨22向右侧移动，至样品21自然拉伸，此时数据显示屏6上开始显示拉伸应力数据；继续旋转夹具移动调节旋钮4，至样品21拉伸到200%的伸长率（即将样品拉伸为原标距长度的两倍），此时数据显示屏6上显示的拉伸应力数据记作F；30min后，对应的拉伸应力值记作F0，F0为样品21在预定伸长率下的初始拉伸应力；继续保持样品夹具移动端3位置，同时记录时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，直至达到预设的测试时间24h；导出原始数据；找到初始拉伸应力F0，根据其后24h内不同时间点对应的拉伸应力值Ft，根据时间和与时间对应的拉伸应力值Ft，分别计算Ft/F0，作图4获得样品21的拉伸应力松弛曲线，某时刻对应的应力松弛率即可在该曲线上查找，比如10h的拉伸应力松弛率为17.13%。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，比如将装置的外形进行调整、将力学传感器进行更换以适应于具有较高拉伸强度的材料、将装置与电脑连接以通过程序直接在线显示为应力松弛率、将调节旋钮更换为电动型等，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。