粘弹性胶体力学性能测试方法技术

本发明专利技术涉及一种粘弹性胶体力学性能测试方法，涉及力学性能测试设计技术领域。本发明专利技术设计了一种能够动态压缩粘弹性胶体并能够通过自身运动测试出材料体积模量，进而测试出粘弹性胶体材料力学性能的缓冲器，并利用该缓冲器设计了一种相应的粘弹性胶体材料力学性能测试方法，该方法实现过程简单易行，测试结果数据准确可靠。

Testing methods for viscoelastic mechanical properties

The invention relates to a test method for mechanical properties of viscoelastic colloids, and relates to the technical field of mechanical properties test and design. The invention designs a buffer which can dynamically compress the viscoelastic colloid and test the bulk modulus of the material by its own motion, and then tests the mechanical properties of the viscoelastic colloid material, and designs a corresponding test method for the mechanical properties of the viscoelastic colloid material by using the buffer. The method is simple to realize. The test results are accurate and reliable.

【技术实现步骤摘要】
粘弹性胶体力学性能测试方法
本专利技术涉及力学性能测试设计
，具体涉及一种粘弹性胶体力学性能测试方法。
技术介绍
体积模量是反映材料机械性质的一个重要参数，可分为动态体积模量和静态体积模量。通常情况下的体积模量为静态体积模量，被定义为发生单位体积的形变所需要的压力，表示材料抵抗外界流体静力学压缩的能力。它在一定程度上可以反映材料的其它机械性质。因此，如何准确地获得材料的体积模量，从而测试材料力学性能，成为了亟待解决的技术问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：如何准确地获得材料的体积模量，从而测试材料力学性能。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种粘弹性胶体力学性能测试方法，包括以下步骤：步骤一、设计一种胶体缓冲器，所述胶体缓冲器能够容纳一定容量的胶体材料，使得所述胶体材料在压力的作用下产生压缩，产生相应的弹性力；步骤二、利用所设计的胶体缓冲器获得所述一定容量的胶体材料的压力-行程曲线；步骤三、根据所述压力-行程曲线计算得到所述胶体材料的静态体积模量；步骤四、根据所得到的静态体积模量评价所述胶体材料的压缩性，进而评价所述胶体材料的力学性能。优选地，步骤一中，所述胶体缓冲器设计为包括：活塞杆1、缸盖2、活塞3、密封圈4、缸筒5、插销6、O型密封圈7、钢球8、螺纹管9、内六方螺钉10和螺纹堵头；其中，所述活塞杆1的左端用于连接机枪枪身，右端通过螺纹连接活塞3，活塞3上设有密封圈4；缸盖2套在缸筒5一端，采用螺纹连接，使得缸盖2与缸筒5内侧形成空腔，活塞3位于空腔内且能够在空腔内移动，所述胶体材料位于所述空腔内，起到限制活塞3，提供初始预紧力、存储胶体材料的作用；射击过程中机枪将力通过活塞杆1传递给活塞3，使得活塞3能够压缩胶体材料，通过胶体材料的压缩变形或分子间作用力存储能量使得机枪复位并消耗多余能量；插销6、O型密封圈7、钢球8、螺纹管9以及内六方螺钉10共同组成注胶体部件，位于缸筒5另一端，所述注胶体部件相当于一个单向阀，与活塞杆1一起使得所述空腔形成一个封闭的容器，用于向所述空腔内注入胶体材料，注完胶体材料后，使用螺纹堵头固定注胶体部件，所述注胶体部件和缸筒5通过螺纹连接，钢球8位于螺纹管9内，插销6用来挡住钢球8一端，钢球8另一端连接内六方螺钉10，内六方螺钉10用于安装螺纹管9，螺纹堵头用来顶住螺纹管9，O型密封圈7位于螺纹管9外端面，起到密封作用。优选地，步骤二中，在射击过程中机枪将力通过活塞杆1传递给活塞3，使得活塞3压缩胶体材料，从而获得所述胶体材料的压力-行程曲线。优选地，步骤三中，利用以下公式计算得到所述胶体材料的静态体积模量：其中，所述空腔的截面积为A，胶体材料的初始长度为L0，活塞杆的初始伸出长度为l0，胶体材料所受的压力，即活塞杆1所受的压力为f，胶体材料在长度方向的改变量，即活塞杆1在长度方向的位移为l，L0通过活塞杆的初始伸出长度l0计算得到，df/dl为压力-行程曲线的斜率。优选地，所述插销6的材料采用铅丝。优选地，所述O型密封圈7的材料采用氟橡胶。优选地，所述螺纹管9的材料均为40Cr。优选地，所述内六方螺钉10的材料均为40Cr。优选地，所述螺纹堵头的材料均为40Cr。优选地，所述活塞杆1的材料为40Cr。(三)有益效果本专利技术设计了一种能够动态压缩粘弹性胶体并能够通过自身运动测试出材料体积模量，进而测试出粘弹性胶体材料力学性能的缓冲器，并利用该缓冲器设计了一种相应的粘弹性胶体材料力学性能测试方法，该方法实现过程简单易行，测试结果数据准确可靠。附图说明图1是本专利技术的胶体缓冲器结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。本专利技术提供了一种粘弹性胶体力学性能测试方法，包括以下步骤：步骤一、设计一种胶体缓冲器，所述胶体缓冲器能够容纳一定容量的胶体材料，使得所述胶体材料在压力的作用下产生压缩，产生相应的弹性力；如图1所示，所述胶体缓冲器设计为包括：活塞杆1、缸盖2、活塞3、密封圈4、缸筒5、插销6、O型密封圈7、钢球8、螺纹管9、内六方螺钉10和螺纹堵头；其中，所述活塞杆1的左端用于连接机枪枪身，右端通过螺纹连接活塞3，活塞3上设有密封圈4；缸盖2套在缸筒5一端，采用螺纹连接，使得缸盖2与缸筒5内侧形成空腔，活塞3位于空腔内且能够在空腔内移动，所述胶体材料位于所述空腔内，起到限制活塞3，提供初始预紧力、存储胶体材料的作用；射击过程中机枪将力通过活塞杆1传递给活塞3，使得活塞3能够压缩胶体材料，通过胶体材料的压缩变形或分子间作用力存储能量使得机枪复位并消耗多余能量；插销6、O型密封圈7、钢球8、螺纹管9以及内六方螺钉10共同组成注胶体部件，位于缸筒5另一端，所述注胶体部件相当于一个单向阀，与活塞杆1一起使得所述空腔形成一个封闭的容器，用于向所述空腔内注入胶体材料，注完胶体材料后，使用螺纹堵头固定注胶体部件，所述注胶体部件和缸筒5通过螺纹连接，钢球8位于螺纹管9内，插销6用来挡住钢球8一端，钢球8另一端连接内六方螺钉10，内六方螺钉10用于安装螺纹管9，螺纹堵头用来顶住螺纹管9，O型密封圈7位于螺纹管9外端面，起到密封作用。所述插销6的材料采用铅丝。所述O型密封圈7的材料采用氟橡胶。所述螺纹管9、内六方螺钉10、螺纹堵头、活塞杆1的材料均为40Cr。该胶体缓冲器的工作原理为：胶体材料通过由插销6、O型密封圈7、钢球8、螺纹管9和内六方螺钉10共同组成的注胶体部件注入由缸盖2和缸筒5形成的容腔中，根据需要给予一定的预压力，即所述初始预紧力，机枪发射时，当活塞3受到的外压力小于初始预紧力时，活塞3静止不动；当受到的外界压力或冲击力大于初始预紧力时，活塞3运动，压缩胶体材料，胶体材料利用自身的压缩产生的粘滞力与内摩擦力合成的阻尼力给予活塞3反作用力，阻碍活塞3前行，并通过分子链的互相运动和变形，将外力转化为热能和分子势能，消耗和储存部分外力，此时胶体材料处于压缩状态。而当活塞3上的外力撤销后，即外界压力或冲击力小于初始预紧力时，胶体材料自行膨胀，释放因压缩所存储的分子势能，推动活塞3回复原位，等待下次外界压力或冲击力的到来。步骤二、在步骤一所设计的胶体缓冲器的活塞杆1的往复运动中，粘弹性材料的压缩率反映着缓冲器的耗能性能，粘弹性介质在压力的作用下产生压缩使得该缓冲器具有动态刚度，从而使胶体缓冲器表现出一定的弹性。由于粘弹性介质的压缩率是随着外压力(强)的变化而变化的，因此胶体缓冲器的弹性刚度是一个动态的刚度。粘弹性胶体的压缩性是导致胶体缓冲器具有动态刚度的主要原因，而粘弹性介质的压缩率可通过静态体积模量来衡量。基于上述原理，本步骤利用所设计的胶体缓冲器获得所述一定容量的胶体材料的压力-行程曲线；具体是在射击过程中机枪将力通过活塞杆1传递给活塞3，使得活塞3压缩胶体材料，从而获得所述胶体材料的压力-行程曲线。步骤三、根据所述压力-行程曲线利用以下公式计算得到所述胶体材料的静态体积模量：其中，所述空腔的截面积为A，胶体材料的初始长度(或称为高度)为L0，活塞杆的初始伸出长度为l0，胶体材料所受的压力，即活塞杆1所受的压力为f，胶体材料在长度方向的改变量，即活塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘弹性胶体力学性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设计一种胶体缓冲器，所述胶体缓冲器能够容纳一定容量的胶体材料，使得所述胶体材料在压力的作用下产生压缩，产生相应的弹性力；步骤二、利用所设计的胶体缓冲器获得所述一定容量的胶体材料的压力‑行程曲线；步骤三、根据所述压力‑行程曲线计算得到所述胶体材料的静态体积模量；步骤四、根据所得到的静态体积模量评价所述胶体材料的压缩性，进而评价所述胶体材料的力学性能。

【技术特征摘要】
1.一种粘弹性胶体力学性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、设计一种胶体缓冲器，所述胶体缓冲器能够容纳一定容量的胶体材料，使得所述胶体材料在压力的作用下产生压缩，产生相应的弹性力；步骤二、利用所设计的胶体缓冲器获得所述一定容量的胶体材料的压力-行程曲线；步骤三、根据所述压力-行程曲线计算得到所述胶体材料的静态体积模量；步骤四、根据所得到的静态体积模量评价所述胶体材料的压缩性，进而评价所述胶体材料的力学性能。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述胶体缓冲器设计为包括：活塞杆(1)、缸盖(2)、活塞(3)、密封圈(4)、缸筒(5)、插销(6)、O型密封圈(7)、钢球(8)、螺纹管(9)、内六方螺钉(10)和螺纹堵头；其中，所述活塞杆(1)的左端用于连接机枪枪身，右端通过螺纹连接活塞(3)，活塞(3)上设有密封圈(4)；缸盖(2)套在缸筒(5)一端，采用螺纹连接，使得缸盖(2)与缸筒(5)内侧形成空腔，活塞(3)位于空腔内且能够在空腔内移动，所述胶体材料位于所述空腔内，起到限制活塞(3)，提供初始预紧力、存储胶体材料的作用；射击过程中机枪将力通过活塞杆(1)传递给活塞(3)，使得活塞(3)能够压缩胶体材料，通过胶体材料的压缩变形或分子间作用力存储能量使得机枪复位并消耗多余能量；插销(6)、O型密封圈(7)、钢球(8)、螺纹管(9)以及内六方螺钉(10)共同组成注胶体部件，位于缸筒(5)另一端，所述注胶体部件相当于一个单向阀，与活塞杆(1)一起使得所述空腔形成一个封闭的容器，用于向...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛保全，韩小平，王之千，白向华，徐振辉，杨志峰，杨雨迎，吴东亚，黄韬，王自勇，冯帅，李程，朱锐，郑博文，张天意，辛学敏，兰图，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院，
类型：发明
国别省市：北京,11