[发明专利]一种利用有机力致发光材料检测机械部件的力学响应的方法

说明书

本发明是一种利用有机力致发光材料检测机械部件力学响应的方法，包括选择有机力致发光材料，制备有机力致发光材料溶液；在金属试样表面均匀涂敷所述的有机力致发光材料溶液，再加热形成膜；标定荧光强度，使用紫外光作为激发光源照射金属拉伸试样的标距段表面的有机力致发光材料膜，并且用检测装置采集有机力致发光材料膜上的荧光强度数据，建立荧光强度和应力/应变强度的关联数据；实际机械部件检测，与荧光强度样本数据进行比对分析，根据荧光强度确定部件收到的应力/应变的大小和分布；通过观测有机力致发光材料在裂纹处产生的荧光亮线，监测待检测部位是否出现疲劳裂纹；利用裂纹尖端附近荧光强度分布，预测裂纹扩展的方向。

技术领域

本发明涉及一种利用力致响应性质的有机发光材料，用于动态可视化的检测机械部件的全场应力/应变分布和疲劳裂纹扩展路径的方法。

背景技术

应力/应变分布是机械部件设计及安全评定的基础。随着工业的发展，大型复杂构件在航空航天，高铁和汽车等领域广泛应用，因此需要实现大范围的应力/应变和裂纹缺陷的检测，对保障人员和设备的安全具有重要意义。尤其是对于复杂的结构，局部应力集中引起的疲劳失效，理论计算与实际结果具有较大的误差，无法完全准确预测。传统应力/应变分布测量方法中，局部应力/应变分布可以通过电阻应变片、压电传感器和引伸计等，将力或形变转为电信号进行检测。这些测试方法受到传感器尺寸的限制，因此只能局限于局部的测试，很难进行构件的大范围的应力/应变分布的检测。其他的传统技术，例如射线成像、超声检测、磁粉检测以及涡流检测等，已被用于疲劳裂纹的非损伤检测，但这些方法很难实现在线实时可视化的检测。近年来，一种新的技术，即数字散斑相关方法(Digital ImageCorrelation(DIC))，开始应用于大面积结构部件的应力/应变分布可视化。其基本原理是通过软件后处理，比较不同形变阶段的照片，根据不同位置的像素点改变来计算应力/应变分布。然而，与上述技术一样，DIC仍然不是一种直接的可视化技术，不能实时、连续地将应力/应变分布可视化。同时，DIC对于大型复杂构件的大范围应力/应变检测也具有一定局限性。因此，开发针对可用于大型复杂结构的一种非接触、实时可视化的大范围的应力/应变分布检测技术，具有极高的工程应用价值。

由于具有易检测、高灵敏度、实时响应的特点，荧光已被广泛地应用于照明、分析和过程检测等领域，因此将荧光技术应用于机械部件的应力/应变和疲劳裂纹扩展检测也具有广泛的应用前景。目前报道的利用荧光检测机械部件的应力/应变分布及裂纹扩展的方法主要集中于无机材料(如稀土金属、量子点等)。中国发明专利“一种利用荧光量子点检测和监控机械部件裂纹的方法”(发明专利申请号:CN 201210586280公开号:CN 103901003A)公开了一种基于无机量子点的荧光响应检测机械部件的疲劳裂纹方法。

由于无机材料与金属的相容性较差，通常需要额外使用有机的环氧树脂作为胶粘剂，环氧树脂的流动性较差，这为大范围使用带来难度。同时无机材料还具有生物毒性、非可再生等特点，因此一定程度地限制了他们的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种利用有机力致发光材料检测机械部件的力学响应的方法。

本发明的技术方案：

—种利用有机力致发光材料检测机械部件的力学响应的方法，其特征在于包括以下步骤:

(1)选择有机力致发光材料作为材料；

(2)配制有机力致发光材料溶液；

(3)金属表面成膜：使用刷子将有机力致发光材料溶液均匀涂覆在金属表面，通过加热工具加热成膜；

(4)荧光强度标定：对涂有有机力致发光材料金属试样进行单轴拉伸试验，使用紫外光源作为激发光源照射试样上的涂层，通过荧光强度测量系统建立荧光强度和应力/应变的关系曲线，作为所述的荧光强度样本数据；分析像素的灰度值，利用像素灰度值表征荧光强度；或者利用荧光光谱仪测定荧光强度；