一种可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜及其使用方法，属于损伤测量的复合功能薄膜及其使用方法。该功能薄膜由保温层和测量层组成，保温层由中间设有空气夹层的双层薄膜组成，每层薄膜由B料混合并摊铺而成；测量层由A料和B料混合，并按照3到5层逐层摊铺；在测量层第1摊铺层与空心圆柱接触面中间布置若干柔性电极，在第1摊铺层和第2层中间布置导电炭黑-硅橡胶条；中间设有空气夹层的双层硅橡胶膜可有效降低自身导热系数，实现水平温度梯度控制精度的提高。测量层则采用功能梯度材料思想实现与被测量试样表面的紧密黏合与同步变形，辅助若干柔性电极和导电橡胶条，从而完成空心圆柱表面变形场和内部电阻率沿温度梯度方向的分布测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种损伤测量的复合功能薄膜及其使用方法，特别是一种。
技术介绍
室内三轴试验中，试样表面变形场观测方法主要有两种:接触测量和非接触测量。接触测量法中具有代表性的是表面电阻应变传感单元法，非接触测量方法中具有代表性的是数字图像法(DIP)。接触测量法中电阻应变传感单元与土或冻土材料表面粘贴质量直接制约测量结果的可靠性。传统粘贴方法中无法消除两种材料(传感材料和介质材料)间的界面效应从而造成传感器和被测材料变形的不同步，而这种界面效应在冻土材料中体现的更为明显。数字图像技术只能在单轴和透明压力室(液压油)条件下适用，受低温液压油的不透明性影响，其在冻土三轴试验中应用受到一定限制。因此在冻土实验中DIP技术常被能够获得材料内部结构损伤分布的CT技术所代替。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种，解决传感单元材料与被测材料界面效应的问题，实现试样表面变形场和内部损伤场的同步测量。本专利技术的目的是这样实现的:该复合功能薄膜由保温层⑴和测量层⑵组成，复合功能薄膜的厚度为3?5_ ;保温层⑴由中间设有空气夹层(3)的两层薄膜组成，每层薄膜由B料混合摊铺而成，所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%?5%，厚度为200 μ m ;测量层(2)由A料和B料混合，并按照3?5层逐层摊铺，每层厚度为800?1000 μπι，总厚度为3000?5000 μπι;在测量层⑵第1摊铺层与空心圆柱(5)接触面中间布置多1个柔性电极(4)，在测量层(2)第1摊铺层和第2层中间布置多1个导电炭黑-硅橡胶条(6)，导电炭黑-硅橡胶条(6)厚度50?80 μ m，长度和宽度均为3?5mm ;测量层(2)、柔性电极(4)和导电炭黑-硅橡胶条(6)在空心圆柱(5)上下两个端面呈对称布置；所述的A料为直径< 75 μ m的黏土颗粒；所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%?5% ;所述的A料和B料比为A:B介于50:50?20:80之间。复合功能薄膜使用方法是:a.在空心圆柱(5)上端面沿径向平行布置彡1个柔性电极⑷；b.按照A:B从50:50-20:80，分3?5层过渡摊铺测量层(2)，在测量层(2)第1层摊铺完成3?5分钟后，沿径向平行布置多1个导电炭黑-硅橡胶条(6)，然后依次完成测量层(2)2?5层的摊铺；c.在步骤b的基础上，摊铺保温层⑴的第1层薄膜，待其固化20?30分钟后继续摊铺保温层(1)的第二层薄膜；d.当空心圆柱(5)上端面复合功能薄膜固化30min以上，在空心圆柱(5)的下端面重复步骤a-步骤c，直至空心圆柱(5)上下两端面全部形成厚度3?5_的复合功能薄膜后，便可进行后续的试验和测量。有益效果及优点:①硅橡胶薄膜自身导热系数约为冻土材料的1/4到1/3，而中间设有空气夹层的双层保温薄膜可将自身导热系数再降低1倍左右。具体使用时，亦可以通过多层(大于2层)复合，从而降低该方向的热流损失，提高冻结空心圆柱中水平温度梯度控制的精度。②由于采用了功能梯度材料，让黏土颗粒质量含量从被测试样到测量层上表面连续降低，提高测量薄膜与试样表面的粘贴质量以保证试样和测量层的同步变形，完成了空心圆柱试样表面变形场的测量。③由于采用了上下对称布置柔性电极，可在变形测量的同时获得梯度方向的电阻率变化与分布，从而评价试样内部的损伤场。【附图说明】:图1为本专利技术的可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜平面图。图2为图1的A-A向剖视结构图。图中:1、保温层；2、测量层；3、空气夹层；4、柔性电极；5、空心圆柱；6、炭黑-硅橡胶导电条。【具体实施方式】下面结合附图施例对本专利技术作进一步的描述:在图1中，可测量冻结空心圆柱表面变形和内部损伤的复合功能薄膜由保温层1，测量层2，空气夹层3，柔性电极4和炭黑-硅橡胶导电条6组成。保温层1由中间设有空气夹层3的双层薄膜组成，每层薄膜由B料(液态硅橡胶，固化剂)搅拌均匀并摊铺而成，固化剂用量为3%?5%，厚度约为200 μπι。测量层2由Α料(直径< 75 μm的黏土颗粒)和B料(液态硅橡胶，3%?5%的固化剂)混合(A:B介于50:50?20:80之间)，并按照3到5层逐层摊铺，每层厚度约为800?1000 μπι。在测量层2第1摊铺层与空心圆柱5接触面中间布置多1个柔性电极4，在测量层2第1摊铺层和第2层中间布置多1个导电炭黑-硅橡胶条6，导电炭黑-硅橡胶条6厚度50?80 μ m，长度和宽度均为3?5mm。柔性电极4和导电炭黑-硅橡胶条6在空心圆柱5上下两个端面呈对称布置。可测量冻结空心圆柱表面变形和内部损伤的复合功能薄膜使用方法如下:a.在空心圆柱5上端面沿径向平行布置彡1个柔性电极4 ;b.按照A:B从50:50到20:80分3到5层过渡摊铺浇筑测量层2，在测量层2第1层摊铺完成3?5分钟后，沿径向平行布置多1个导电炭黑-硅橡胶单元6，然后依次完成2?5层的摊铺；c.在步骤b的基础上，摊铺保温层1的第1层薄膜，待其完全固化20?30分钟后再继续摊铺保温层1的第二层薄膜。d.当空心圆柱5上端面复合功能薄膜固化30min以上，在空心圆柱5的下端面重复步骤a至步骤c，直至空心圆柱5上下两端面全部形成具有厚度3?5_的复合功能薄膜后，便可进行后续的试验和测量。【主权项】1.一种可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜，其特征是:该复合功能薄膜由保温层(I)和测量层(2)组成，复合功能薄膜的厚度为3~5mm ;保温层(I)由中间设有空气夹层(3)的两层薄膜组成，每层薄膜由B料混合摊铺而成，所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%~5%，厚度为200 μ m ;测量层(2)由A料和B料混合，并按照3~5层逐层摊铺，每层厚度约为800~1000 μ m，总厚度为3000~5000 μ m ;在测量层(2)第I摊铺层与空心圆柱(5)接触面中间布置多I个柔性电极(4)，在测量层(2)第I摊铺层和第2层中间布置彡I个导电炭黑-硅橡胶条(6)，导电炭黑-硅橡胶条(6)厚度50~80 μπι，长度和宽度均为3~5mm;测量层(2)、柔性电极(4)和导电炭黑-硅橡胶条(6)在空心圆柱(5)上下两个端面呈对称布置；所述的A料为直径< 75 μπι的黏土颗粒；所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%~5% ;所述的A料和B料比为Α:Β介于50:50-20:80之间。2.权利要求1所述的可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜的使用方法，其特征是:复合功能薄膜使用方法是: a.在空心圆柱(5)上端面沿径向平行布置多I个柔性电极(4); b.按照A:B从50:50~20:80，分3~5层过渡摊铺测量层(2)，在测量层(2)第I层摊铺完成3~5分钟后，沿径向平行布置多I个导电炭黑-硅橡胶条(6)，然后依次完成测量层(2)2-5层的摊铺； c.在步骤b的基础上，摊铺保温层(I)的第I层薄膜，待其固化20~30分钟后继续摊铺保温层(I)的第二层薄膜； d.当空心圆柱(5)上端面复合功能薄膜固化30min以上，在空心圆柱(5)的下端面重复步骤a-步骤c，直至空心圆柱(5)上下两端面全部形成厚度3~5_的复合功能薄膜后，便可进行后续的试验和测量。【专利摘要】一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可测量表面变形和内部损伤的复合功能薄膜，其特征是：该复合功能薄膜由保温层（1）和测量层（2）组成，复合功能薄膜的厚度为3~5mm；保温层（1）由中间设有空气夹层（3）的两层薄膜组成，每层薄膜由B料混合摊铺而成，所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%~5%，厚度为200μm；测量层（2）由A料和B料混合，并按照3~5层逐层摊铺，每层厚度约为800~1000μm，总厚度为3000~5000μm；在测量层（2）第1摊铺层与空心圆柱（5）接触面中间布置≥1个柔性电极（4），在测量层（2）第1摊铺层和第2层中间布置≥1个导电炭黑‑硅橡胶条（6），导电炭黑‑硅橡胶条（6）厚度50~80μm，长度和宽度均为3~5mm；测量层（2）、柔性电极（4）和导电炭黑‑硅橡胶条（6）在空心圆柱（5）上下两个端面呈对称布置；所述的A料为直径＜75μm的黏土颗粒；所述的B料为液态硅橡胶和固化剂，固化剂用量为3%~5%；所述的A料和B料比为A:B介于50：50~20:80之间。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，吴越，廖波，赖泽金，孙翰卿，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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