一种定量检测高分子材料制品残余应力的方法技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的，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。为实现上述目的，本专利技术的技术方案实施如下：本专利技术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：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；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ε1，第二应变ε2和第三应变ε3；步骤5：将步骤5中读取的第一应变ε1，第二应变ε2和第三应变ε3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：σ1=ϵ1+ϵ24A+(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>σ2=ϵ1+ϵ24A-(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>tan2θ1=ϵ1+ϵ3-2ϵ2ϵ1-ϵ3]]>θ2＝90°±θ1式中：σ1-第一主应力的大小，θ1-第一主应力的方向；σ2-第二主应力的大小，θ2-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：A=-1+μ2E×1R2]]>B=2ER2-3(1+μ)2ER4]]>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。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％。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。本专利技术的有益效果如下：本专利技术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。本专利技术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、准确的检测高分子材料制品的残余应力大小和方向。具体实施方式下面将结合实施例，对本专利技术作进一步说明。实施例1-5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℃下注塑成长度80mm，宽度40mm，厚度4mm的矩形板，即制得被测制品。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％)。检测的步骤如下：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；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ε1，第二应变ε2和第三应变ε3；步骤5：将步骤5中读取的第一应变ε1，第二应变ε2和第三应变ε3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：σ1=ϵ1+ϵ24A+(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>σ2=ϵ1+ϵ24A-(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>tan2θ1=ϵ1+ϵ3-2ϵ2ϵ1-ϵ3]]>θ2＝90°±θ1式中：σ1-第一主应力的大小，θ1-第一主应力的方向；σ2-第二主应力的大小，θ2-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：A=-1+μ2E×1R2]]>B=2ER2-3(1+μ)2ER4]]>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。实施例1-5中所使用的高分子材料的生产厂家见下表：高分子材料生产厂家ABS-1天津大沽ABS-2天津大沽ABS-3台湾台化ABS-4台湾台化ABS-5金发科技经过上述的方法，对实施例1-5中的被测制品进行测本文档来自技高网...

【技术保护点】
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,包括以下步骤：步骤1：将被测制品表面的测试位置打磨平整光滑，用脱脂棉蘸蒸馏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ε1，第二应变ε2和第三应变ε3；步骤5：将步骤5中读取的第一应变ε1，第二应变ε2和第三应变ε3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：σ1=ϵ1+ϵ24A+(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>σ2=ϵ1+ϵ24A-(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>tan2θ1=ϵ1+ϵ3-2ϵ2ϵ1-ϵ3]]>θ2＝90°±θ1式中：σ1‑第一主应力的大小，θ1‑第一主应力的方向；σ2‑第二主应力的大小，θ2‑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：A=-1+μ2E×1R2]]>B=2ER2-3(1+μ)2ER4]]>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。...

【技术特征摘要】
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,包括以下
步骤：
步骤1：将被测制品表面的测试位置打磨平整光滑，用脱脂棉蘸蒸馏水将
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ε1，第二应变ε2和第三应变
ε3；
步骤5：将步骤5中读取的第一应变ε1，第二应变ε2和第三应变ε3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：
σ1=ϵ1+ϵ24A+(ϵ1-ϵ2)2+(2ϵ2-ϵ1-ϵ3)24B]]>...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄池光，许晶玮，汪炉林，胡付宗，叶晓光，杨明，张松，
申请(专利权)人：上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31