一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料应力检测领域，特别涉及一种定量检测高分子材料制品残 余应力的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，对残余应力的研究有两种方法，一种是利用有限元软件ANSYS模拟制品成型 过程的瞬时温度梯度场以及残余应力应变场，但是，由于制品成品过程的复杂性以及理论 模型的约束性，利用有限元软件ANSYS模拟方法得到的理论值与实测值往往有一定差距;另 一种是通过对制品的实际检测得到残余应力的大小，常用的对制品检测的方法主要有偏振 光法、X射线衍射法和打孔法等。偏振光法一般只适用于透明材料或具有光谱效应的材料， 且只能测定制品平均残余应力值;X射线衍射法一般只适用于金属材料或高结晶性材料，且 只能测量制品表面残余应力;打孔法一般常用于金属材料，是通过对制品进行破坏，利用释 放的应变求得残余应力的大小，但是由于高分子材料与金属材料的性质不同且应变测量位 置与打孔深度存在一定距离，对高分子材料测量存在较大误差，并且很难精确测量具体深 度位置的残余应力。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种定量检测高分子材料制品残 余应力的方法，该方法借鉴了金属材料制品残余应力的检测方法，对高分子材料进行检测， 调整了应力计算公式以及修正系数，达到定量检测高分子材料制品残余应力的目的。
[0004] 为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
[0005] 本发明的一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1:将被测制品表面的测试位置打磨平整光滑，用脱脂棉蘸蒸馏水将该测试位 置擦拭干净；
[0007] 步骤2:将应变片用胶水粘附于步骤2中的测试位置，并将所述应变片与所述电阻 应变仪用焊锡和烙铁连线；
[0008] 步骤3:使用钻孔仪调整打孔的对准精度，使钻孔仪的钻头垂直于测试表面；
[0009] 步骤4:将电阻应变仪调零，并预先调节钻孔仪的打孔深度，待打孔仪到达预定深 入后，读取电阻应变仪上的示数第一应变ει，第二应变和第三应变ε 3;
[0010] 步骤5:将步骤5中读取的第一应变ει，第二应变ε2和第三应变ε 3代入以下公式，计 算第一主应力和第二主应力的大小和方向：
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]式中：ο:-第一主应力的大小，θχ-第一主应力的方向；
[0016] σ2-第二主应力的大小，θ2-第二主应力的方向；
[0017] Α-第一应力释放修正系数，Β-第二应力释放修正系数。
[0018] 上述Α和Β的计算公式如下：
[0019]
[0020]
[0021 ]式中:E为被测制品的材料模量，μ为被测制品的材料泊松比，R为应变片参数。
[0022]上述的一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法，其特征在于，所述应变片 的阻值为120 ± 0.2 %，灵敏系数为2.20 ± 1 %。
[0023]上述的方法适用于目前已知的高分子材料及其复合物;上述的方法对高分子材料 制品的成型工艺没有限制，适用于目前已知的高分子材料成型加工工艺，建议采用注塑成 型、挤出成型、浇铸成型、热焊接成型和胶封成型的高分子材料制品；上述的方法对高分子 材料制品的表面和测试位置没有限制，适用于平面、曲面、角焊缝、对接焊缝和拐角位置。 [0024]本发明的有益效果如下：
[0025] 本发明中的测试方法借鉴了金属材料制品残余应力的检测方法，对高分子材料进 行检测，调整了应力计算公式以及修正系数，达到定量检测高分子材料制品残余应力的目 的。本发明的测试方法是一种全新的检测高分子材料制品残余应力的方法，与现有技术中 的检测高分子材料制品残余应力的方法相比，各有特点，而本方法的特点在于操作简单，能 够快速、准确的检测尚分子材料制品的残余应力大小和方向。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
[0027] 实施例1-5
[0028]实施例1-5中所使用的高分子材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，实施例 1-5所检测的高分子材料制品的制作方法如下：将ABS在200°C下注塑成长度80mm，宽度 40mm，厚度4mm的矩形板，即制得被测制品。
[0029] 检测的过程中需要用到以下设备：电阻应变仪、钻孔仪、应变片（阻值为120 ± 0 · 2 %，灵敏系数为2 · 20 ± 1 % )。
[0030] 检测的步骤如下：
[0031] 步骤1:将被测制品表面的测试位置打磨平整光滑，用脱脂棉蘸蒸馏水将该测试位 置擦拭干净；
[0032] 步骤2:将应变片用胶水粘附于步骤2中的测试位置，并将所述应变片与所述电阻 应变仪用焊锡和烙铁连线；
[0033] 步骤3:使用钻孔仪调整打孔的对准精度，使钻孔仪的钻头垂直于测试表面；
[0034] 步骤4:将电阻应变仪调零，并预先调节钻孔仪的打孔深度，待打孔仪到达预定深 入后，读取电阻应变仪上的示数第一应变ει，第二应变和第三应变ε 3;
[0035] 步骤5:将步骤5中读取的第一应变ε?，第二应变ε2和第三应变ε 3代入以下公式，计 算第一主应力和第二主应力的大小和方向：
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]式中：-第一主应力的大小，θχ-第一主应力的方向；
[0041 ] 02-第二主应力的大小，θ2-第二主应力的方向；
[0042] Α-第一应力释放修正系数，Β-第二应力释放修正系数。
[0043] 上述Α和Β的计算公式如下：
[0044]
[0045]
[0046] 式中:E为被测制品的材料模量，μ为被测制品的材料泊松比，R为应变片参数。
[0047] 实施例1-5中所使用的高分子材料的生产厂家见下表： rnrusi
[0049] 经过上述的方法，对实施例1-5中的被测制品进行测试，其测试的结果见下表：
[0050]
[0051] 通过上述实施例1-5中测试的结果可知，本发明的检测方法的特点在于操作简单， 能够快速、准确的检测尚分子材料制品的残余应力大小和方向。
[0052]以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人 员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的 技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
【主权项】
1. 一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤1:将被测制品表面的测试位置打磨平整光滑，用脱脂棉薩蒸馈水将该测试位置擦 拭干净； 步骤2:将应变片用胶水粘附于步骤2中的测试位置，并将所述应变片与所述电阻应变 仪用焊锡和烙铁连线； 步骤3:使用钻孔仪调整打孔的对准精度，使钻孔仪的钻头垂直于测试表面； 步骤4:将电阻应变仪调零，并预先调节钻孔仪的打孔深度，待打孔仪到达预定深入后， 读取电阻应变仪上的示数第一应变El，第二应变62和第=应变S3; 步骤5:将步骤5中读取的第一应变ei，第二应变。和第=应变E3代入W下公式，计算第 一主应力和第二主应力的大小和方向：02 = 90° ± 01 式中：Ol-第一主应力的大小，01-第一主应力的方向. 〇2-第二主应力的大小，目2-第二主应力的方向； A-第一应力释放修正系数，B-第二应力释放修正系数。 上述A和B的计算公式如下：式中:E为被测制品的材料模量，y为被测制品的材料泊松比，R为应变片参数。2. 如权利要求1所述的一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法，其特征在于，所 述应变片的阻值为120±0.2%，灵敏系数为2.20±1%。
【专利摘要】本发明公开了一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法，高分子材料制品在成型过程中容易产生残余应力，在指定位置打一个规定直径和深度的小孔后，制品该位置的残余应力场被打破，小孔将释放一些残余应力，产生一定量的应变，利用应变测量仪测出释放的应变，即可利用相应的计算公式，计算出该测点释放的残余应力大小。本方法操作简单，能够快速、准确的检测高分子材料制品的残余应力大小和方向。
【IPC分类】G01L5/00
【公开号】CN105651440
【申请号】
【发明人】黄池光, 许晶玮, 汪炉林, 胡付宗, 叶晓光, 杨明, 张松
【申请人】上海金发科技发展有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日