一种橡胶材料的压缩应力松弛测试装置及测试方法与流程

本发明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压缩应力松弛测试装置及测试方法。

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王克明的《一种压缩应力松弛检测装置》（201620536105.3），李新焱、张雄生、卜浩然等的《蠕变应力松弛测试机》（201330639984.4），沈明学、李欣欣、彭旭东等的《一种用于橡胶弹性体高温蠕变试验和应力松弛试验的装置》（201610649869.8），这些用于测试橡胶材料的装置结构过于复杂、体积较大、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：

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种橡胶材料的压缩应力松弛测试装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种橡胶材料的压缩应力松弛测试方法。

本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试装置，其特点是，包括：

样品压缩模块，为承载样品、调节样品压缩到预定压缩量或压缩率的功能单元；所述的样品压缩模块包括样品压盘固定端、样品压盘移动端、滑轨和压盘移动调节旋钮；所述的滑轨的一端为固定端，固定端与样品压盘固定端固定连接，滑轨的另一端为移动端，移动端与样品压盘移动端固定连接，压盘移动调节旋钮固定在滑轨的顶端，旋转压盘移动调节旋钮，样品压盘移动端沿滑轨上下移动；

数据采集模块，为采集与时间对应的压缩应力值的功能单元；所述的数据采集模块包括压力传感器、功能设置区和数据显示屏；所述的压力传感器连接在样品压盘固定端或样品压盘移动端上，用于实时监测加载于样品的压缩应力；所述的数据显示屏，用于在线显示压力传感器获得的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，对压力传感器获得的数值进行数值归零、单位切换和数据输出。

所述的样品压盘固定端的支撑面上有同心圆刻度，用于将样品放置于支撑面正中心位置。

所述的滑轨为封闭式沟槽。

所述的压盘移动调节旋钮的旋柄上刻有螺纹，用于监测样品压盘移动端移动的距离，计算样品的压缩量。

本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试方法包括以下步骤：

a.将裁制好的待测的样品平放在样品压盘固定端的支撑面上；

b.打开电源开关，并将起始压缩应力值fa归零；旋转压盘移动调节旋钮，使样品压盘移动端沿滑轨向下移动，直至与样品的上表面刚刚接触，此时数据显示屏上开始显示压缩应力数据；

c.继续旋转压盘移动调节旋钮，直至将样品压缩到预定压缩量，此时数据显示屏上的压缩应力数据记作f；30min后，对应的压缩应力值记作f0，f0为样品在预定压缩量下的初始压缩应力；

d.继续保持样品压盘移动端的位置，同时记录时间和与时间对应的压缩应力值ft，直至达到预设的测试时间；

e.根据时间和与时间对应的压缩应力值ft，分别计算ft/f0，获得样品的压缩应力松弛曲线和应力松弛率。

所述的步骤b中的起始压缩应力值fa可以不归零，步骤e中计算（ft-fa）/（f0-fa），获得样品的压缩应力松弛曲线和应力松弛率。

本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试装置结构设计简洁、便于实际操控，本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试方法在整个测试过程中通过压力传感器及显示屏实时监测压缩应力的变化，期间无需将样品拿出，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，对样品的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；针对于较大尺寸的样品，则可通过改变测试装置中的样品压盘模块的尺寸予以实现；针对于较小尺寸的样品，则可通过在测试装置中增设位移传感器等以精确控制样品压盘移动端的位移予以实现。而且，通过改装将测试装置中的样品压缩模块（比如增长样品压盘悬臂）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压缩应力松弛性能。

附图说明

图1为本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试装置的结构示意图；

图2为本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试装置的产品示意图；

图3为实施例3测试得到的压缩应力松弛曲线；

图中，1.数据显示屏2.功能设置区3.压盘移动调节旋钮4.滑轨5.样品压盘移动端6.样品7.样品压盘固定端8.电源开关9.压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明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所示，本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试装置包括：

样品压缩模块，为承载样品、调节样品压缩到预定压缩量或压缩率的功能单元；所述的样品压缩模块包括样品压盘固定端7、样品压盘移动端5、滑轨4和压盘移动调节旋钮3；所述的滑轨4的一端为固定端，固定端与样品压盘固定端7固定连接，滑轨4的另一端为移动端，移动端与样品压盘移动端5固定连接，压盘移动调节旋钮3固定在滑轨4的顶端，旋转压盘移动调节旋钮3，样品压盘移动端5沿滑轨4上下移动；

数据采集模块，为采集与时间对应的压缩应力值的功能单元；所述的数据采集模块包括压力传感器9、功能设置区2和数据显示屏1；所述的压力传感器9连接在样品压盘固定端7或样品压盘移动端5上，用于实时监测加载于样品6的压缩应力；所述的数据显示屏1，用于在线显示压力传感器9获得的在预定伸长率下加载于样品6的应力数值及对应的时间；所述的功能设置区2，对压力传感器9获得的数值进行数值归零、单位切换和数据输出。

所述的样品压盘固定端7的支撑面上有同心圆刻度，用于将样品6放置于支撑面正中心位置。

所述的滑轨4为封闭式沟槽。

所述的压盘移动调节旋钮3的旋柄上刻有螺纹，用于监测样品压盘移动端5移动的距离，计算样品6的压缩量。

本发明的橡胶材料的压缩应力松弛测试方法包括以下步骤：

a.将裁制好的待测的样品6平放在样品压盘固定端7的支撑面上；

b.打开电源开关8，并将起始压缩应力值fa归零；旋转压盘移动调节旋钮3，使样品压盘移动端5沿滑轨4向下移动，直至与样品6的上表面刚刚接触，此时数据显示屏1上开始显示压缩应力数据；

c.继续旋转压盘移动调节旋钮3，直至将样品6压缩到预定压缩量，此时数据显示屏1上的压缩应力数据记作f；30min后，对应的压缩应力值记作f0，f0为样品6在预定压缩量下的初始压缩应力；

d.继续保持样品压盘移动端5的位置，同时记录时间和与时间对应的压缩应力值ft，直至达到预设的测试时间；

e.根据时间和与时间对应的压缩应力值ft，分别计算ft/f0，获得样品6的压缩应力松弛曲线和应力松弛率。

所述的步骤b中的起始压缩应力值fa可以不归零，步骤e中计算（ft-fa）/（f0-fa），获得样品6的压缩应力松弛曲线和应力松弛率。

实施例1

将裁制好的（裁制成为圆形、正方形或矩形等）待测的样品6平放在样品压盘固定端7的支撑面上；打开电源开关8，将起始压缩应力值fa归零；旋转压盘移动调节旋钮3，使样品压盘移动端5沿滑轨4向下移动，直至与样品6的上表面刚刚接触，此时数据显示屏1上开始显示压缩应力数据；继续旋转压盘移动调节旋钮3，直至将样品6压缩到预定压缩量，此时数据显示屏1上的压缩应力数据记作f；30min后，对应的压缩应力值记作f0，f0为样品6在预定压缩量下的初始压缩应力；继续保持样品压盘移动端5的位置，同时记录时间和与时间对应的压缩应力值ft直至达到预设的测试时间；导出原始数据；根据时间和与时间对应的压缩应力值ft，分别计算ft/f0，获得样品6压缩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（裁制成为圆形、正方形或矩形等）待测的样品6平放在样品压盘固定端7的支撑面上；打开电源开关8，记录起始压缩应力值fa；旋转压盘移动调节旋钮3，使样品压盘移动端5沿滑轨4向下移动，直至与样品6的上表面刚刚接触，此时数据显示屏1上开始显示压缩应力数据；继续旋转压盘移动调节旋钮3，直至将样品6压缩到预定压缩量，此时数据显示屏1上的压缩应力数据记作f；30min后，对应的压缩应力值记作f0，f0为样品6在预定压缩量下的初始压缩应力；继续保持样品压盘移动端5的位置，同时记录时间和与时间对应的压缩应力值ft直至达到预设的测试时间；导出原始数据；根据时间和与时间对应的压缩应力值ft，分别计算（ft-fa）/（f0-fa），即可获得样品6压缩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

将裁制好的圆形的某橡胶泡沫材料样品6平放在样品压盘固定端7的支撑面上；打开电源开关8，并将起始压缩应力值fa归零；旋转压盘移动调节旋钮3，使样品压盘移动端5沿滑轨4向下移动，直至与样品6的上表面刚刚接触，此时数据显示屏1上开始显示压缩应力数据；继续旋转压盘移动调节旋钮3，直至将样品6压缩到预定压缩量50%（即将样品压缩为原厚度的50%），此时数据显示屏1上的压缩应力数据记作f；30min后，对应的压缩应力值记作f0，f0为样品6在预定压缩量下的初始压缩应力；继续保持样品压盘移动端5的位置，同时记录时间和与时间对应的压缩应力值ft直至达到预设的测试时间12h；导出原始数据；根据时间和与时间对应的压缩应力值ft，找到初始压缩应力f0，根据其后12h内不同时间点对应的压缩应力值ft，分别计算ft/f0，作图3即可得到该待测材料的压缩应力松弛曲线，某时刻对应的应力松弛率即可在该曲线上查找，比如6h的压缩应力松弛率为20.26%。

尽管本发明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发明的领域，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压缩强度的材料、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，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。