测量仪前后 滑动测量膜面高度。
[0040] 需要说明的是，用于安装气压测量仪的螺纹孔7设于所述钢质圆盘3的圆心处。
[0041] 需要说明的是，所述的气压测量仪包括压力变送器与无纸记录仪，所述压力变送 器安装于所述螺纹孔7,而无纸记录仪则连接于所述压力变送器。
[0042] 基于上述装置，一种ETFE薄膜双向力学性能测试方法包括如下步骤：
[0043] S1通过钢质圆盘和钢质圆环外缘的螺孔，将单层所要测试的ETFE薄膜用螺栓夹 紧于钢质圆盘和钢质圆环之间，构成圆形气枕模型；通过钢质圆盘上的气门芯，对ETFE薄 膜进行充气加压；
[0044] S2通过气压测量仪和膜面高度测量仪测得气枕顶点的气压和膜面高度；
[0045] S3记步骤S2中测得的气压为p和膜面高度为h，假设此时气枕顶点处于1:1的双 轴受拉应力状态，ETFE薄膜呈球冠状且薄膜材料不可压缩，按下式进行计算得到ETFE薄膜 双向受力状态下的等效真实应力〇ep与等效真实应变eeq:
[0048] 其中，u为泊松比参数，h为ETFE薄膜厚度，r为圆形气枕的半径。
[0049] 需要说明的是，在开始步骤S1之前，先通过气门芯对ETFE薄膜进行预加载，使其 处于预张紧状态。
[0050] 需要说明的是，步骤S1中，采取不间断的连续加载方式对ETFE薄膜进行缓慢充 气。
[0051] 实施例一
[0052] 有效直径为lm的ETFE单层圆形气枕模型3个，ETFE薄膜试样厚度250ym，室温 25 °C环境下进行充气加压试验，试验最大充气气压为20kPa，采用连续加载方法对气枕进行 缓慢充气。经测定得到气枕顶点处的气压-高度曲线与计算得到的真实应力-真实应变曲 线请分别如图5和图6所示，其中，图5中横坐标为高度，纵坐标为气压，图6中横坐标为真 实应变，纵坐标为真实应力，三条曲线分别代表3个试验模型。
[0053] 实施例二
[0054] 有效直径为lm的ETFE单层圆形气枕模型3个，ETFE薄膜试样厚度250ym，室温 25 °C环境下进行充气加压试验，试验最大充气气压为28kPa，采用连续加载方法对气枕进行 缓慢充气。经测定得到气枕顶点处的气压-高度曲线与计算得到的真实应力-真实应变曲 线分别如图7和图8所示，其中，图7中横坐标为高度，纵坐标为气压，图8中横坐标为真实 应变，纵坐标为真实应力，三条曲线分别代表3个试验模型。
[0055] 实施例三
[0056] 有效直径为lm的ETFE单层圆形气枕模型3个，ETFE薄膜试样厚度250ym，室温 25°C环境下进行充气加压试验，试验最大充气气压为17kPa，采用连续加载方法对气枕进行 缓慢充气。经测定得到气枕顶点处的气压-高度曲线与计算得到的真实应力-真实应变曲 线分别图9和图10所示，其中，图9中横坐标为高度，纵坐标为气压，图10中横坐标为真实 应变，纵坐标为真实应力，三条曲线分别代表3个试验模型。
[0057] 从三个实施例分析的结果来看，本发明的可重复性较好，通过简单的圆形气枕充 气加压试验得到不同使用环境中的ETFE薄膜三维空间受力状态下的材料性能参数是可行 的。
[0058] 对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，作出各种相应的 改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种ETFE薄膜双向力学性能测试装置，其特征在于，包括钢质圆盘和钢质圆环，所 述钢质圆盘和钢质圆环的外缘上安装有相匹配的螺孔；钢质圆环位于钢质圆盘之上，且两 者之间通过螺孔用螺栓夹紧单层所要测试的ETFE薄膜；所述钢质圆盘的底部安装有支撑 件；所述钢质圆盘上设置有圆孔用于安装气门芯，并设置有螺纹孔用于安装气压测量仪； 另外，所述ETFE薄膜的膜面正上方安装有膜面高度测量仪。2. 根据权利要求1所述的ETFE薄膜双向力学性能测试装置，其特征在于，所述膜面高 度测量仪采用激光位移计。3. 根据权利要求1或2所述的ETFE薄膜双向力学性能测试装置，其特征在于，所述膜 面高度测量仪通过主要由导杆、支撑横梁和固定横梁组成的支撑机构安装于ETFE薄膜的 膜面正上方，其中，钢质圆盘的两侧分别直立设有至少两根所述导杆，每侧的导杆之间固定 设置所述支撑横梁，而所述固定横梁的两端则分别可滑动地连接于两侧的支撑横梁上；所 述膜面高度测量仪安装于所述固定横梁上。4. 根据权利要求1所述的ETFE薄膜双向力学性能测试装置，其特征在于，用于安装气 压测量仪的螺纹孔设于所述钢质圆盘的圆心处。5. 根据权利要求1所述的ETFE薄膜双向力学性能测试装置，其特征在于，所述的气压 测量仪包括压力变送器与无纸记录仪，所述压力变送器安装于所述螺纹孔，而无纸记录仪 则连接于所述压力变送器。6. -种利用权利要求1的ETFE薄膜双向力学性能测试方法，其特征在于，包括如下步 骤： Sl通过钢质圆盘和钢质圆环外缘的螺孔，将单层所要测试的ETFE薄膜用螺栓夹紧于 钢质圆盘和钢质圆环之间，构成圆形气枕模型；通过钢质圆盘上的气门芯，对ETFE薄膜进 行充气加压； S2通过气压测量仪和膜面高度测量仪测得气枕顶点的气压和膜面高度； S3记步骤S2中测得的气压为p和膜面高度为h，假设此时气枕顶点处于1:1的双轴受 拉应力状态，ETFE薄膜呈球冠状且薄膜材料不可压缩，按下式进行计算得到ETFE薄膜双向 受力状态下的等效真实应力与等效真实应变ε ^其中，υ为泊松比参数，h为ETFE薄膜厚度，r为圆形气枕的半径。7. 根据权利要求6所述的ETFE薄膜双向力学性能测试方法，其特征在于，在开始步骤 Sl之前，先通过气门芯对ETFE薄膜进行预加载，使其处于预张紧状态。8. 根据权利要求6所述的ETFE薄膜双向力学性能测试方法，其特征在于，步骤Sl中， 采取不间断的连续加载方式对ETFE薄膜进行缓慢充气。9. 根据权利要求6所述的ETFE薄膜双向力学性能测试方法，其特征在于，所述气压测 量仪包括压力变送器与无纸记录仪，所述压力变送器安装于钢质圆盘圆心所设的螺纹孔； 测量时，所述压力变送器的气枕顶点进行压力测量，并将数据传输至无纸记录仪中进行记 录。10.根据权利要求6所述的ETFE薄膜双向力学性能测试方法，其特征在于，所述膜面高 度测量仪采用激光位移计。
【专利摘要】本发明公开了一种ETFE薄膜双向力学性能测试装置及方法，测试装置包括钢质圆盘、钢质圆环、气压测试仪和膜面高度测量仪；测试时，将单层所要测试的ETFE薄膜夹装于钢质圆盘和钢质圆环之间，构成圆形气枕模型，然后通过钢质圆盘上的气门芯对ETFE薄膜进行充气加压，并通过气压测量仪和膜面高度测量仪测得气枕顶点的气压和膜面高度，据此计算出ETFE薄膜双向受力状态下的等效真实应力与应变。本发明可以通过简单的圆形气枕充气加压试验，得到不同厚度ETFE薄膜三维空间受力状态下的材料性能参数，而且试验方法简单，测量仪器精度高，可重复性好；可以根据使用情况考虑温度、湿度等多因素环境的影响，也可考虑单因素环境对材料性能的影响。
【IPC分类】G01N3/28
【公开号】CN104897489
【申请号】CN201510369942
【发明人】崔家春, 杨联萍, 巫燕贞
【申请人】华东建筑设计研究院有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月30日