[發明專利]檢測高分子材料制品殘余主應力的方法

有效

• 申請號: 201710507705.6
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN109141706B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 史穎;鄭萃;任敏巧;劉立志
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: G01N23/207
• 分類號: G01N23/207;G01L5/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發明涉及高分子材料應力測量領域，公開了一種檢測高分子材料制品殘余主應力的方法，該方法采用二維X射線衍射法對高分子材料制品的殘余主應力進行定量檢測，其中，所述高分子材料包含晶區和非晶區，且在殘余應力存在下，所述晶區和非晶區的應變量相等。本發明提供的方法成功將二維X射線衍射法應用到常見高分子工程材料的殘余主應力的檢測，打破了傳統二維X射線衍射法只能用于檢測多晶金屬材料的殘余應力的局限性，檢測方法簡單可控，適用范圍廣，檢測誤差小，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及高分子材料應力測量領域，具體地，涉及一種檢測高分子材 料制品殘余主應力的方法。

背景技術

目前，對高分子殘余應力的研究主要有四種方法：一是雙折射法，通過 光學手段可以直接觀測到應力的分布情況，然而該方法僅限于透明材料，特 別是透明薄膜，應用十分有局限性；二是層移除法，將材料物理去掉一層后， 通過其彎曲變形情況來衡量應力大小，然而該方法只能應用于平板材料，在 實際應用中分析板材應力的應用較少；三是化學探針法，該方法將材料浸泡 在化學試劑中，由于應力大的材料更容易腐蝕開裂，因此可通過與標準樣品 的腐蝕進行對比來估計應力大小范圍，此方法操作較為復雜，且不能測量復雜形狀的樣品；四是鉆孔法，該方法是從金屬材料借鑒而來的，具有最廣泛 的適用性，然而高分子材料有晶區和非晶區兩相，通常具有一定的彈性，因 而用這種方法測得的結果隨著孔深度增加，誤差也會增大，同時這種方法也 僅限于形狀簡單且較大的可進行鉆孔操作的材料。中國專利CN105651440A 公布了一種通過打孔定量檢測高分子材料制品殘余應力的方法，通過修正應 力計算中的系數，提高了該方法的準確性。

而在金屬材料里廣泛使用的另一種無損檢測法——X射線衍射法，能測 量形狀復雜的金屬部件或很薄的復合涂層的應力，X射線衍射法的原理是根 據樣品中的晶體在應力作用下晶面間距會發生變化，從而測量到的衍射角度 會發生偏離，通過這個偏離量可計算出晶區的應變，從而用胡克定律算出應 力。美國專利US4686631和US5414747公開了這種方法在多晶固體和多晶 薄膜、圖層上的應用。然而與金屬材料不同，高分子材料中通常含有大量的 非晶區，無法依靠晶區的應變得到材料整體的應力，且高分子材料沒有金屬 材料測量中需要的高角度峰，因此當前還無法將其廣泛應用于高分子材料殘 余應力的測量。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的高分子應力檢測技術具有局限性、誤差 大、操作復雜等缺陷，提供一種檢測高分子材料制品殘余主應力的方法，該 方法為無損測試，適用范圍廣，較大程度彌補了現有高分子應力檢測方法的 不足。同時，硬質高分子材料晶區和非晶區等應變模型的提出使得將X射線 方法應用到部分常見高分子工程材料成為可能。

為了實現上述目的，本發明提供一種檢測高分子材料制品殘余主應力的 方法，該方法采用二維X射線衍射法對高分子材料制品的殘余主應力進行定 量檢測，其中，所述高分子材料包含晶區和非晶區，且在殘余應力存在下， 所述晶區和非晶區的應變量相等。

根據本發明提供的檢測高分子材料制品殘余主應力的方法，采用二維X 射線衍射法對高分子材料制品的殘余主應力進行定量檢測，利用等應變模型， 根據高分子材料制品的整體模量和泊松比可以計算出高分子材料制品的殘 余應力的大小以及殘余主應力的大小和方向，適用于多種形狀的包含晶區和 非晶區，且在殘余應力存在下，所述晶區和非晶區的應變量相等的高分子材 料制品的殘余主應力的檢測。

本發明提供的方法成功將二維X射線衍射法應用到常見高分子工程材 料的殘余主應力的檢測，打破了傳統二維X射線衍射法只能用于檢測多晶金 屬材料的殘余應力的局限性，使得高分子材料制品殘余主應力的無損檢測成 為可能，檢測方法簡單可控，適用范圍廣，檢測誤差小，較大程度改善了現 有高分子材料制品應力檢測方法的準確性和易操作性。具有廣闊的應用前景。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明