[发明专利]一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法。包括移动调节装置、超声波发射探头、超声波接收探头；移动调节装置包括原位拉伸底座和滑轨滑块、滑动装置，滑轨滑块通过滑动装置相对于原位拉伸底座滑动，原位拉伸底座和滑轨滑块的顶部分别设置一个夹具；超声波发射探头、超声波接收探头分别位于移动调节装置的上方，超声波发射探头、超声波接收探头分别位于第一竖杆、第二竖杆的底部，两个竖杆之间距离可调。通过超声波的波速计算得到损伤值，克服传统损伤测试方法只能在材料变形后测量损伤变量的弊端，能更真实的反映材料内部损伤状况。

技术领域

本发明属于聚合物测试、实验力学和超声波无损检测技术领域，具体涉及一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

损伤力学通过损伤变量表征损伤，以损伤演化方程描述材料损伤演化进程，虽然损伤力学发展至今已有半个多世纪的历史，但目前还在处于发展完善阶段，对材料，特别是高分子材料的损伤机制的认识尚存在较大不足，对影响损伤演化的因素尚未完全明晰，因此对损伤演化的研究也仍在继续。

原位测试技术的应用对材料学的发展起到了至关重要的推动作用，国际上对原位测试装置的发展研究也一直保持着比较良好的态势。原位测试可以对载荷作用下材料的变形损伤进行全程动态监测的，可以对材料的弹性模量等重要力学参数进行测量。现有的原位测试方法和装置主要有用于岩土工程的孔压静力触探测试技术、原位纳米力学测试系统等。

超声波检测广泛应用于工业无损检测中，但目前超声波检测主要用于金属、岩石等传统材料的损伤检测，较少用于高分子材料。另外，超声波检测中信号发射探头和信号接收探头的对中效果对测试结果影响很大，传统测试方法基本靠肉眼观察，很难保证测试结果的准确性。再者，传统超声检测方法需要精确测量发射探头和接收探头之间的距离，或者需要精确测量被测试样的厚度等参数，增加了测试难度和不稳定性。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置及方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于超声波的高分子材料损伤原位测试装置，包括移动调节装置、超声波发射探头、超声波接收探头；

移动调节装置包括原位拉伸底座和滑轨滑块装置、滑动装置，滑轨滑块通过滑动装置相对于原位拉伸底座滑动，原位拉伸底座和滑轨滑块装置的顶部分别设置一个夹具；

超声波发射探头、超声波接收探头分别位于移动调节装置的上方，超声波发射探头、超声波接收探头分别位于第一竖杆、第二竖杆的底部，两个竖杆之间距离可调。

现有的超声损伤测试装置均是用于金属、岩石等传统材料的检测，而高分子材料具有与金属岩石等传统材料不一样的硬度和拉伸特性，即受到外加的测试力时，利用现有的测试方法无法得到高分子材料的损伤情况。本发明中利用试样被滑轨滑块拉伸，试样在拉伸的条件下可以精确的测量损伤值。

传统的超声检测方法需要精确测量发射探头和接收探头之间的距离，或者需要精确测量被测试样的厚度等参数，增加了测试难度和不稳定性。本发明中利用两个竖杆固定两个探头，当两个竖杆距离调整时，可以使两个探头之间距离进行调整，进而进行不同距离的测试。解决了现有的探头不易对中或对齐引起的测量误差的问题。

作为本发明的一些实施方式，滑轨滑块装置包括两个滑轨滑块和丝杠螺母座，丝杠螺母座的顶部两侧通过滑块连接片与两个滑轨上的滑轨滑块相连。