[發(fā)明專利]一種脆性材料剪切模量的測量裝置及測量方法

在審

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• 申請日: 2019-12-02
• 公開（公告）號: CN110749514A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖陽;張文華;馬驍遠(yuǎn);李子樵;祁錦軒
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 11369 北京遠(yuǎn)大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 許小東

本發(fā)明公開一種脆性材料剪切模量的測量裝置，包括：底座，其包括第一部分、第二部分和第三部分；其中，所述第一部分和第二部分相平行，在所述第一部分和第二部分上對應(yīng)開設(shè)兩個第一通孔，所述第三部分連接在所述第一部分和第二部分的一端之間；第一凸臺和第二凸臺，其分別設(shè)置在所述第一部分和第二部分的外側(cè)；裁刀，其為長方體結(jié)構(gòu)，所述裁刀相對應(yīng)的兩側(cè)具有突出部分，在其上具有第二通孔，所述突出部分與所述第一部分和第二部分可滑動的連接；彈簧，其設(shè)置在所述裁刀與第三部分之間。本發(fā)明還提供一種脆性材料剪切模量的測量方法，通過測量脆性材料樣品在剪切后形成的位移和對樣品所受到的剪切力得到脆性材料樣品的剪切模量，簡便快捷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料力學(xué)參數(shù)測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是，本發(fā)明涉及一種脆性材料剪切模量的測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)

雖然質(zhì)子交換膜燃料電池是最有發(fā)展前景的新能源之一，但是過短的使用壽命是阻礙其全球商品化的主要原因。此類燃料電池的失效主要集中在膜電極結(jié)構(gòu)中，主要包括機(jī)械性破損、化學(xué)退化、熱降解等，都與膜電極材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)有關(guān)。其中，氣體擴(kuò)散層由導(dǎo)電的多孔材料組成，起到支撐催化層、收集電流、傳導(dǎo)氣體和排出水等多重作用。實現(xiàn)了反應(yīng)氣體和產(chǎn)物水在流場和催化層之間的再分配，是影響電極性能的關(guān)鍵部件之一。但在實際研究中，氣體擴(kuò)散層作為膜電極結(jié)構(gòu)中剛性最強(qiáng)的一層，其力學(xué)特性容易被忽略，然而研究表明，氣體擴(kuò)散層的力學(xué)屬性復(fù)雜而且會影響其他層的應(yīng)力應(yīng)變分布。所以，通過對其進(jìn)行拉伸、壓縮、剪切以及導(dǎo)電率、物理結(jié)構(gòu)的研究，對進(jìn)一步了解氣體擴(kuò)散層的作用機(jī)理以及質(zhì)子交換膜燃料電池的進(jìn)一步優(yōu)化都具有重大意義。

目前國內(nèi)外對于剪切模量這一參數(shù)測量的對象主要是塑料薄膜、較厚的復(fù)合型材料、以及金屬板等易于進(jìn)行實驗的材料，其采用的方法包括氣動剪切、光學(xué)測量等方法，而對于在外力作用下(如拉伸、沖擊等)僅產(chǎn)生很小的變形即破壞斷裂的脆性材料的測量方法是一塊很大的空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是設(shè)計開發(fā)了一種脆性材料剪切模量的測量裝置，通過將所述底座放置于萬能力學(xué)實驗機(jī)上，通過對裁刀施加力從而實現(xiàn)對脆性材料進(jìn)行剪切，并且在剪切以后通過彈簧實現(xiàn)裁刀的回位，操作簡便，測量準(zhǔn)確。

本發(fā)明設(shè)計開發(fā)了一種脆性材料剪切模量的測量方法，通過測量脆性材料樣品在剪切后形成的位移和對樣品所受到的剪切力得到脆性材料樣品的剪切模量，適用于多種脆性材料剪切模量的測量。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種脆性材料剪切模量的測量裝置，包括：

底座，其包括第一部分、第二部分和第三部分；

其中，所述第一部分和第二部分相平行，在所述第一部分和第二部分上對應(yīng)開設(shè)兩個第一通孔，所述第三部分連接在所述第一部分和第二部分的一端之間；

第一凸臺，其垂直設(shè)置在所述第一部分的外側(cè)；

第二凸臺，其垂直設(shè)置在所述第二部分的外側(cè)，并且所述第二凸臺與所述第一凸臺對稱設(shè)置；

其中，所述兩個第一通孔設(shè)置在所述第一凸臺和第二凸臺的上部；

裁刀，其能夠在所述第一部分和第二部分之間滑動；

第二通孔，其設(shè)置在所述裁刀上；

彈簧，其一端與所述裁刀相連接，另一端與所述第三部分相連接；

其中，所述測量裝置在初始使用時，所述脆性材料樣品安裝后同時穿過所述第一通孔和所述第二通孔。

優(yōu)選的是，所述裁刀包括：

突出部，其能夠在所述第一部分和所述第二部分之間滑動；以及

延伸部；

優(yōu)選的是，在所述第一部分和第二部分上具有多個螺栓孔。