[发明专利]一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及黏弹性材料力学性能的加速表征，特别涉及一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法。

技术背景

黏弹性材料是一类具有时间相关力学性能的材料。众所周知，时间-温度等效原理(时温原理)可以用于加速表征黏弹性材料长期力学性能。基于时温原理，对于某些黏弹性材料，不同温度下的一系列蠕变柔量或松弛模量试验曲线，可以沿对数时间轴移位构建出某一参考温度下的主曲线，所得到的主曲线的时间跨度将拓展到试验时长的数个甚至数十个数量级。时温原理也可应用于黏弹性材料在频域内的动态力学性能的加速表征，基于时温原理，可以将一系列动态性能试验曲线沿对数频率轴移位构建出某参考温度下相应的主曲线。因此，原本需要很长时间的试验，通过升高温度并进行移位的办法，可在较短时间内完成；原本很难测量的低频和高频区域的动态力学性能，可通过对不同温度下可测频域范围的试验数据进行移位而获得。由此可见，黏弹性材料力学性能的加速表征极其重要，这种加速表征方法的关键在于，如何将已获得的试验曲线进行移位，从而构建出理想的主曲线。通常情况下，人们通过手动移位构建主曲线，但这种方式依赖于操作者的主观判断，不同的操作者将得到不同的主曲线；现有自动移位的数值算法(如基于最小二乘法的移位算法)，不可避免地要对试验数据进行曲线拟合或数据插值，而拟合或插值的本身并不具有唯一性，也导致算法不够简洁。

发明内容

针对手动移位构建主曲线存在主观判断的问题，以及现有自动移位数值方法构建主曲线必须进行拟合或插值的问题，本发明提供一种简单易行、更精准的构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法。

一种构建黏弹性材料力学性能主曲线的方法，其特征在于：

步骤1对黏弹性材料进行力学性能测试，以时间或频率为横坐标、力学性能为纵坐标，获得的一系列曲线，按测试温度升序或降序排列，依序排列为L₁，L₂，...，L_s；

步骤2将所有曲线的数据转换成对数数据；

步骤3分别计算出相邻两曲线的移位因子，并集合成向量D＝[d₁，...，d_k，...，d_s]，其中，d₁＝0，d_k(k＝2，...，s)为L_k对L_k-1的移位因子；

步骤4由向量D得到曲线L_k相对于曲线L₁的移位因子α_k为：

α_k＝d₁+d₂+...+d_k(1)将所有相对于曲线L₁的移位因子集合成向量α如下：

α＝[α₁，α₂，...，α_k，...，α_s](2)然后，以指定温度下的曲线L_m为参考曲线，从而得到该参考温度下的移位因子向量α_T：

α_T＝[α₁-α_m，...，α_k-α_m，...，α_s-α_m](3)依据移位因子向量α_T，分别对相应的曲线进行移位则得到该参考温度的主曲线；

步骤5若试验曲线中出现含峰值的曲线L_k，则对峰值曲线L_k进行分解，在波峰值或波谷值处将峰值曲线L_k分解成两条曲线L′_k和L″_k，然后再计算出曲线L′_k相对于L_k-1、L_k+1相对于L″_k的移位因子d′_k和d″_k，于是得新的相邻移位因子向量D_new如下：

D_new[d1，...，d_k+d_k′，d_k+1+d_k″...，d_s](4)

再回到步骤4，依式(1)、式(2)和式(3)得到指定参考温度下的移位因子向量，从而构建出该参考温度下的主曲线。