一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法与流程

文档序号:20912577发布日期:2020-05-29 13:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:包括移动调节装置、超声波发射探头、超声波接收探头;

移动调节装置包括原位拉伸底座和滑轨滑块装置、滑动装置,滑轨滑块通过滑动装置相对于原位拉伸底座滑动,原位拉伸底座和滑轨滑块装置的顶部分别设置一个夹具;

超声波发射探头、超声波接收探头分别位于移动调节装置的上方,超声波发射探头、超声波接收探头分别位于第一竖杆、第二竖杆的底部,两个竖杆之间距离可调。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:滑轨滑块装置包括两个滑轨滑块和丝杠螺母座,丝杠螺母座的顶部两侧通过滑块连接片与两个滑轨上的滑轨滑块相连。

优选的,原位拉伸底座为l型结构,滑动装置包括固定支座、滚珠丝杠、滑块连接片、丝杠螺母座、可调支座、两个滑轨,滚珠丝杆的两端分别与固定支座、可调支座连接,两个滑轨滑块分别落在两个滑轨上,滚珠丝杠穿过丝杠螺母座,一个夹具设置在原位拉伸底座一侧竖直结构的顶部,另一个夹具设置在滑动装置设置在原位拉伸底座的水平结构的顶部,固定支座与原位拉伸底座的侧面固定连接,所述侧面与滑轨滑块相对。

3.根据权利要求1所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:夹具为夹持板,夹持板由上夹持板和下夹持板组成,两个下夹持板分别固定在固定支座和滑轨滑块装置的顶部,上夹持板通过螺栓与下夹持板固定连接。

4.根据权利要求1所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:所述高分子材料损伤原位测试装置包括支撑装置,支撑装置包括底板以及底板两侧的左侧板、右侧板,左侧板、右侧板的底部分别与底板的两个侧边固定连接,底板上设置原位拉伸底座。

5.根据权利要求1所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:支撑装置的顶部设置超声探头调节装置,包括第一丝杆、第二丝杆、第一滑块、第二滑块,第一丝杆和第二丝杆的两端分别与左侧板、右侧板固定连接,第一滑块、第二滑块分别同时穿过第一丝杆和第二丝杆,第一竖杆和第二竖杆分别竖直穿过第一滑块、第二滑块。

6.根据权利要求5所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:第一丝杆伸出左侧板的一端与第一摇轮固定连接,第二丝杆伸出右侧板的一端与第二摇轮固定连接。

7.根据权利要求5所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置,其特征在于:支撑装置包括第一横杆、第二横杆,第一横杆和第二横杆的两端与左侧板、右侧板固定连接,第一横杆和第二横杆分别位于两个丝杆的外侧,第一横杆和第二横杆分别穿过第一滑块、第二滑块。

8.利用权利要求1-7任一所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置的测试方法,其特征在于:具体步骤为:

1)利用两个夹持板分别固定试样的两端,通过滚珠丝杠调整滑轨滑块的位置;

2)向下移动第一竖杆,将超声波发射探头落在试样上,调节第二滑块与第一滑块挤靠在一起,使第二竖杆向下移动,将超声波接收探头落在试样上;

3)驱动滚珠丝杠,使滑轨滑块相对于固定支座移动设定距离后停止,超声波接收探头相对与超声波发射探头移动设定距离,记录超声波信号。

4)通过位移与时间的关系曲线得到拟合直线的斜率,得到损伤前后的超声波的波速,通过超声波的波速计算得到试样的损伤值。

9.根据权利要求8所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置的测试方法,其特征在于:超声波波速的计算公式为:

式中e为没有损伤材料的弹性模量,ρ为没有损伤材料的密度,ν为材料的泊松比。

10.根据权利要求8所述的基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置的测试方法,其特征在于:损伤值的计算公式为:

式中νld为损伤后的超声波波速,νl0为没有损伤的超声波波速。


技术总结
本发明涉及一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法。包括移动调节装置、超声波发射探头、超声波接收探头;移动调节装置包括原位拉伸底座和滑轨滑块、滑动装置,滑轨滑块通过滑动装置相对于原位拉伸底座滑动,原位拉伸底座和滑轨滑块的顶部分别设置一个夹具;超声波发射探头、超声波接收探头分别位于移动调节装置的上方,超声波发射探头、超声波接收探头分别位于第一竖杆、第二竖杆的底部,两个竖杆之间距离可调。通过超声波的波速计算得到损伤值,克服传统损伤测试方法只能在材料变形后测量损伤变量的弊端,能更真实的反映材料内部损伤状况。

技术研发人员:张毅;薛世峰;贾朋;朱秀星;叶贵根
受保护的技术使用者:中国石油大学(华东)
技术研发日:2020.01.15
技术公布日:2020.05.29
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