[发明专利]一种塑性变形测试用应变计及其制造和标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应变计，特别是一种塑性变形测试用应变计及其制造和标定方法，测量范围可以达到50000με～250000με（即5%～25%）。

背景技术

应变计作为力、应变测量的敏感元件，主要由敏感栅、基底、粘接剂和密封层组成。敏感栅材料有康铜、卡玛，厚度2～30μm；基底材料有酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺、聚醚醚铜等，厚度20～50μm不等；密封层与基底类似，厚度为10～30μm；总体厚度约30～80μm。其示意图如图1所示。主要用于实验应力分析、测试计量、结构健康监测、应变式传感器等，通常情况下，测量范围不超过20000με（即2%）。

随着材料技术、现代工业技术、航空航天技术等不断发展，材料、结构的强度测试、寿命测试、冲击测试要求也越来越高，需要测试材料的塑性临界变形、塑性变形、弹性变形，甚至高分子材料、有机材料的变形，例如航空航天器极限状态下的结构拉伸变形、爆破冲击变形，这些均已经远远超过普通应变计的测量范围，应变计在这样的测试环境和条件下，本身敏感栅线条就会遭到破坏，发生断裂，无法满足测试测量要求。

普通应变计的敏感栅材料为康铜、卡玛，主要材料成分为铜镍合金、镍铬合金，与通用金属合金材料一样，在一定力学范围内，都具有良好的弹性、力学线性等机械特性，但超过某一应力值或应变临界值，材料就会发生断裂破坏。经过测试，通常情况下，这一临界应变值范围在1.5%～3％之间。而普通基底、密封层、粘接胶都属于高分子材料，因材料不同，伸长率、收缩率各不相同， 可以耐受的应变范围从5%～40%不等。同时，通过研究，也可以看到，不同的应变计结构尺寸也对变形测量的范围有较大的影响。

因此，为了满足塑性变形、寿命测试、弹性变形、拉伸变形等高变形量的测试需求，验证结构极限设计的合理化、可靠性，避免结构部件因变形损坏，造成可靠性下降，引起重大事故发生，需要研究能够用于测量高塑性变形的应变计，解决敏感栅材料的应变测量范围限制，解决基底、密封层、粘接胶匹配，优化结构尺寸设计，就能够满足5%～25%测量范围，敏感栅不会发生断裂破坏。

发明内容

为克服前述普通应变计存在的应变测量范围小、测量塑性变形时敏感栅断裂破坏等问题，本发明提供一种可以满足5%～25%应变范围的塑性变形测试应变计及其制造和标定方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种塑性变形测试应变计，包括基底，敏感栅，密封层；其中，所述敏感栅采用冷轧成型的康铜金属箔合金经过350-550℃，3-6小时的真空退火处理得到。

所述康铜合金箔合金的配比为：铜51～54%，镍45～48%，其它为硅、锰微量元素。

所述基底和密封层的材料相同，均为聚酰亚胺树脂或改性酚醛树脂。

所述的基底和密封层的材料均是芳香族二胺和二酐在二甲基乙胺溶液中缩聚配制而成聚酰亚胺或改性酚醛树脂。

所述基底和敏感栅之间以及密封层和敏感栅之间采用的固化剂为均苯四甲酸酐或酮酐。

所述敏感栅的线条宽度为48～92μm。

所述应变计端头为圆弧状或椭圆状。

所述应变计端头长度为1.0mm。

所述基底宽度为1.0-2.0mm。

一种塑性变形测试用应变计的制造方法，基底、敏感栅和密封层采用压合粘贴后，采用光刻、平面化学蚀刻、激光蚀刻工艺形成应变计图形，电阻的调整采用机械打磨或化学调阻，其中，所述基底和密封层采用聚酰亚胺树脂或改性酚醛树脂涂覆、旋转、喷涂而成。

一种塑性变形测试用应变计的标定方法，采用哑铃型棒状试件或平面试件进行拉伸试验来标定应变计性能，试件材料选用完全退火纯铜板材或完全退火铝材，拉伸范围达30%应变量及以上；被标定应变计用满足塑性变形测试条件的聚酰亚胺树脂或环氧树脂黏贴在试件两侧，连接测试仪表后，利用拉力实验机均匀加载，记录拉伸应变和实际应变计指示应变，直至应变计损坏或试验梁损坏，以指示应变不超过真实拉伸应变5%～10%中所有应变计的最小应变值作为测试应变计的应变测量极限，然后进行数据处理，绘出曲线图。

与现有技术相比，本发明塑性变形测试应变计及其制造方法以及标定方法至少具有以下有益效果：本发明应变计的敏感栅由冷轧成型的康铜金属箔经真空退火处理而得，具有良好的延展性和伸长率，完全满足塑性变形的测量要求，因此，在塑性变形时，敏感栅不易断裂破坏。

附图说明

图1是现有技术的应变计的结构示意图。

图2为图1的侧视图。