[發明專利]一種抽濕條件下復合材料濕膨脹系數的測試方法

在審

• 申請號: 201910972085.2
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110579422A
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 耿洪濱;錢志英;羅文波;趙震波;趙云鵬;劉志全;李興冀;呂鋼;耿晨曦;張翰興
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;G01N33/00
• 代理公司: 11473 北京隆源天恒知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 涂杰

本發明提供了一種抽濕條件下復合材料濕膨脹系數的測試方法，包括以下步驟：啟動測量與控制程序，將真空罐內的濕度調節至飽和濕度；在常壓常溫以及飽和濕度環境下，將預處理后的試樣置于所述真空罐內，通過位移傳感器記錄所述試樣的初始長度，通過載荷傳感器記錄所述試樣的初始質量；啟動測量記錄程序密閉所述真空罐，抽真空，對試樣進行真空抽濕干燥處理；采集真空罐內的濕度、溫度以及氣壓數據，并記錄所述試樣的質量變化量和長度變化量；調節所述真空罐內為常壓，停止測量與控制程序。本發明提供的測試方法將試樣的吸濕過程提到測試前，測試過程中采用真空抽濕，有效地縮短了測量時間，也避免了電測量儀器固有時漂引入的測量偏差。

技術領域

本發明涉及復合材料的性能測試領域，特別涉及一種抽濕條件下復合材料濕膨脹系數的測試方法。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料由于具有較高的比強度和比剛度，較好的可設計性和抗疲勞斷裂性能，已成為航空航天飛行器結構件中的重要材料。現國內航天復合材料制造裝配的一般環境條件要求為：溫度20-25℃，濕度≤75％,而在南方地區，雨季的濕度常在85％以上，甚至90％，如此大的濕度變化范圍，復合材料構件在地面貯存，包括成型、裝配、試驗過程中，由于復合材料樹脂基體的高分子結構以及復合材料內部孔隙、氣泡的存在，導致復合材料會吸收水分膨脹；且在外空間服役環境條件下時，復合材料又會發生逆向的濕氣析出過程。上述吸濕和去濕都會在復合材料結構件內產生應力的變化，從而導致結構件外形尺寸發生變化，甚至力學性能下降。

復合材料的吸濕過程主要受環境溫度和相對濕度的影響，其中材料的飽和吸濕量與環境的相對濕度有關，而擴散系數的變化則依賴環境溫度。因此，需要在恒定溫度和濕度條件下測定復合材料層壓板的濕膨脹系數。而對于復合材料層壓板的濕膨脹系數通常以常溫高濕條件下試樣的尺寸變化，來評價濕度對復合材料尺寸穩定性的影響。

目前多采用測試試樣在吸濕過程中的起始狀態和終了狀態的長度和質量變化來測量，也即測試的是試樣在吸濕過程中的濕膨脹系數。然而，吸濕過程需要緩慢的分子擴散過程才能達到平衡，而達到平衡所需時間往往較長，這就導致測量所需時間很長，且由于測量時間長，電測量的時漂累積很大，往往超過了物理量的變化而導致測量超差而失效。

發明內容

本發明旨在一定程度上解決現有技術測試濕膨脹系數所需時間長、測量誤差大的問題。

為解決上述問題，本發明提供了一種抽濕條件下復合材料濕膨脹系數的測試方法，包括以下步驟：

S1、啟動測量與控制程序，并將所述真空罐內的濕度調節至飽和濕度；

S2、在常壓常溫以及飽和濕度環境下，將預處理后的試樣置于所述真空罐內，并將所述試樣固定在所述石英測試件上，通過位移傳感器記錄所述試樣的初始長度，通過載荷傳感器記錄所述試樣的初始質量；

S3、啟動測量記錄程序，密閉所述真空罐，抽真空，對所述試樣進行真空抽濕干燥處理；

S4、通過所述濕度傳感器、所述溫度傳感器以及所述氣壓傳感器分別采集所述真空罐內的濕度、溫度以及氣壓數據，并通過所述位移傳感器記錄所述試樣的質量變化量，通過所述載荷傳感器記錄所述試樣的長度變化量；

S6、調節所述真空罐內為常壓，停止測量與控制程序。

可選地，步驟S2中，所述預處理具體為：將所述試樣在恒溫恒濕箱中作吸濕處理，使所述試樣達到飽和濕度。

可選地，所述真空罐包括從上到下依次連接的第一測試室、環境室和第二測試室，所述石英測試件貫穿所述環境室，并在所述環境室內與所述試樣可拆卸連接；所述石英測試件的頂端固定在所述第一測試室內并與所述載荷傳感器連接，所述石英測試件的底端懸垂于所述第二測試室內；其中，所述石英測試件的頂端和所述石英測試件的底端在相對應的位置分別設置有所述位移傳感器。