[發(fā)明專利]一種含均勻孔隙材料老化模量分析方法和系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112903471A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何兵;王群;潘娟;張杰;胡琛;趙欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學(xué)
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 張琳麗

本發(fā)明涉及一種含均勻孔隙材料老化模量分析方法和系統(tǒng)。該分析方法和系統(tǒng)基于離線檢測和順序方針的總體設(shè)計思路，在分別獲取A型表征試件在特定老化溫度下的圖像數(shù)據(jù)、B型表征試件在特定老化溫度下進行拉伸后的損傷數(shù)據(jù)，以及C型表征試件在特定老化溫度下進行拉伸后的損傷數(shù)據(jù)后，依據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)分別得到兩種損傷退化基準模量，然后依據(jù)這兩種損傷退化基準模量的模量擬合結(jié)果確定得到含均勻孔隙高分子材料的老化模量，進而完成對并存有均勻孔隙材料的化學(xué)退化和損傷退化的含均勻孔隙材料老化模量的分析需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及分子材料檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含均勻孔隙材料老化模量分析方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

聚氨酯等高分子材料具有可塑性強、比強度高等優(yōu)點，經(jīng)發(fā)泡等均勻孔隙化處理的高分子材料可進一步在較大范圍內(nèi)對其力學(xué)性能、熱力學(xué)性能進行調(diào)控，廣泛應(yīng)用于固體導(dǎo)彈、航天飛機等國防領(lǐng)域以及現(xiàn)代建筑、輸油管道、電子芯片等國民經(jīng)濟行業(yè)。

對于空間裝備的防護、電子芯片的封裝等使用場景，含均勻孔隙高分子材料的服役環(huán)境存在水分、氧氣等敏感介質(zhì)的滲透；該滲透通常加速材料分子網(wǎng)絡(luò)的斷鏈，造成材料模量的化學(xué)退化；材料分子網(wǎng)絡(luò)的斷鏈通常伴隨原有孔隙的構(gòu)型演化，從而帶來材料模量的損傷退化。在細觀有限元結(jié)構(gòu)研究中，需對介質(zhì)催化下模量的化學(xué)退化和損傷退化進行剝離，從而支撐分析防護涂層封裝材料完好性分析、避免系統(tǒng)功能失效或發(fā)生故障。

現(xiàn)有的模量分析方法主要包括基于表征試件加載測試的離線式實驗分析方法以及基于無損檢測的在線式連續(xù)分析方法。

以GJB1585A-2004《聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料》為代表的實驗分析方法中，要求制備一定構(gòu)型的試件開展拉伸、剪切等加載，通過施加載荷、變形等數(shù)據(jù)的處理，獲得模量的等效數(shù)據(jù)。在GB/T9640-2008《軟質(zhì)和硬質(zhì)泡沫復(fù)合材料加速老化試驗方法》等加速老化方法的支撐下，可通過試件制備、加速老化、測試分析的流程獲得一定老化剖面下模量的等效數(shù)據(jù)。該類離線式實驗分析方法下，試件制備、加載測試均在宏觀尺度進行，模量的等效數(shù)據(jù)混合了化學(xué)退化和損傷退化兩部分，在原理上不支持兩類退化的剝離，也無法完成老化過程的連續(xù)分析、難以提供老化全過程的可信數(shù)據(jù)。

為獲得均勻孔隙、微裂紋等損傷特征對模量的影響規(guī)律，研究者在損傷力學(xué)的理論框架下發(fā)展了代表性體積單元、周期性邊界條件、機電阻抗模型等技術(shù)，通過材料特征的結(jié)構(gòu)化表述建立均勻孔隙特征尺寸、體積分數(shù)等信息與宏觀模量的對應(yīng)關(guān)系。該類方法以聲發(fā)射計數(shù)、機電阻抗分析等在線無損檢測技術(shù)為核心，在細觀有限元分析、參數(shù)反演等手段支持下對模量的等效數(shù)據(jù)進行連續(xù)分析；由于無損檢測技術(shù)的探測深度以及深度方向分辨能力有限，該類方法存在損傷特征識別精度不足、損傷退化分析量化程度不高的限制，且無法識別化學(xué)退化的影響。

針對前述兩類方法不能識別化學(xué)退化的問題，以無孔隙硅橡膠為對象，構(gòu)造了氧氣耗散擴散-催化老化模式與硅橡膠分子網(wǎng)絡(luò)斷裂模式的順序耦合分析方法，并提出了通過特征元素斷層取樣分析等手段進行數(shù)據(jù)標定的方法。該類技術(shù)以實驗測試和數(shù)值仿真的復(fù)合運用為特征，解決了介質(zhì)催化下化學(xué)退化過程連續(xù)分析的難題，但未涵蓋孔隙對應(yīng)的損傷退化過程。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)無法解決含均勻孔隙材料的化學(xué)退化和損傷退化并存的分析需求。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種含均勻孔隙材料老化模量分析方法和系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種含均勻孔隙材料老化模量分析方法，包括：

獲取A型表征試件、B型表征試件和C型表征試件；所述A型表征試件為含均勻孔隙的微焦點斷層掃描試件；所述B型表征試件為含均勻孔隙的拉伸試件；所述C型表征試件為不含孔隙的拉伸試件；