[發(fā)明專利]一種硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110378549.4
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113138123A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊春浩;張鵬;馬吳寧;仲健林;張震東
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G16C60/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、對硬質(zhì)泡沫材料進(jìn)行蠕變試驗，得出硬質(zhì)泡沫材料不同溫度條件下的時間-應(yīng)變曲線實驗結(jié)果；

步驟2、對不同溫度下的時間-應(yīng)變曲線分別進(jìn)行垂直移動，得到各溫度下只保留蠕變和第一級彈性應(yīng)變的應(yīng)變-時間曲線；

在單一溫度下的時間-應(yīng)變曲線，將每一級載荷瞬時的應(yīng)變?nèi)サ簦€下移，得出去除瞬時應(yīng)變只保留蠕變和第一級彈性應(yīng)變的應(yīng)變-時間曲線；

步驟3、對各溫度下只保留蠕變和第一級彈性應(yīng)變的應(yīng)變-時間曲線進(jìn)行重構(gòu)，得到去除蠕變累積的各單級載荷獨立作用下的獨立蠕變曲線；

采用冪率函數(shù)擬合的方法得到除初始載荷外的其余各級載荷作用下從理論加載起點開始的蠕變曲線，將除第一級以外的其余各級載荷的理論加載起點均移動到時間零點處，并去除掉該級之前的前幾級載荷的蠕變累積，即可得到該單級載荷獨立作用下的獨立蠕變曲線；

步驟4、對已經(jīng)獲得的該單級載荷獨立作用下的獨立蠕變曲線使用SSM方法進(jìn)行水平移位，獲得材料在參考應(yīng)力σ₀下的蠕變主曲線；

對各單級載荷獨立作用下的獨立蠕變曲線進(jìn)行對數(shù)時間軸的處理，并在對數(shù)坐標(biāo)軸上對各條應(yīng)變曲線后進(jìn)行水平移位，從而獲得材料在參考應(yīng)力σ₀下的蠕變主曲線；

步驟5、將材料在不同溫度下參考應(yīng)力都為σ₀的蠕變主曲線進(jìn)行TTSP的水平移動獲得某一恒定參考溫度下，參考應(yīng)力為σ₀的時間范圍內(nèi)的材料蠕變主曲線；

將得到不同溫度下參考應(yīng)力σ₀下的蠕變主曲線放在同一在對數(shù)坐標(biāo)軸上，并將一系列不同溫度下的較短時間范圍內(nèi)的材料力學(xué)特性試驗曲線進(jìn)行移位疊加，獲得某一恒定參考溫度下的較寬時間范圍內(nèi)參考應(yīng)力作用下的材料力學(xué)特性主曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法，其特征在于，步驟4中水平移位的多少由移位因子α_σ決定，移位因子α_σ為蠕變過程的在試驗應(yīng)力條件下的時間與參考應(yīng)力下的時間之比，移位因子α_σ根據(jù)下式獲得：

其中V^*為應(yīng)力系數(shù)，與活化體積相關(guān)、k_B為Boltzmann常數(shù)、T為絕對溫度σ為試驗應(yīng)力、σ₀為參考應(yīng)力。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法，其特征在于，所述移位因子α_σ的計算過程為：

利用Eyring方程推出應(yīng)變率關(guān)系：

其中，V^*為應(yīng)力系數(shù)，與活化體積相關(guān)，U為活化能，N_A為Avogadro常數(shù)，為試驗應(yīng)力水平下的應(yīng)變率，為參考應(yīng)力水平下的應(yīng)變率，R為通用氣體常數(shù)，T為絕對溫度，σ為試驗應(yīng)力；

根據(jù)上式得到在相同溫度下應(yīng)力水平σ₁下的應(yīng)變率與應(yīng)力水平σ₂下的應(yīng)變率之比，即

進(jìn)而得在對數(shù)軸上水平移動距離的大小d關(guān)于移位因子α_σ的關(guān)系式。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法，其特征在于，步驟5中水平移位的多少由移位因子φ_T決定，移位因子φ_T為同一蠕變過程在試驗溫度條件下的松弛時間與參考溫度下的松弛時間之比，移位因子φ_T根據(jù)下式獲得：

其中，C₁＝(B/2.303f₀)、C₂＝f₀/α_T為材料常數(shù)、α_T為自由體積分?jǐn)?shù)的熱膨脹系數(shù)、B為材料常數(shù)、f₀為材料在參考溫度T₀下的自由體積分?jǐn)?shù)、T為實際溫度、T₀為參考溫度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硬質(zhì)泡沫長期蠕變性能加速表征方法，其特征在于，所述移位因子φ_T的計算過程為：

根據(jù)Doolittle方程，得到材料的自由體積分?jǐn)?shù)與溫度變化關(guān)系，即：

f＝f₀+α_T(T-T₀)

其中，α_T為自由體積分?jǐn)?shù)的熱膨脹系數(shù)，f₀為材料在參考溫度T₀下的自由體積分?jǐn)?shù)、T為實際溫度、T₀為參考溫度；移位因子φ_T＝τ/τ₀＝η/η₀，其中τ₀和η₀分別表示在參考溫度T₀下材料的松弛時間和粘度，τ和η分別表示溫度為T時材料的松弛時間和粘度，則有：

其中，C₁＝(B/2.303f₀)、C₂＝f₀/α_T為材料常數(shù)。