[发明专利]一种粘弹性材料泊松比的测量方法

说明书

本发明提供了一种粘弹性材料泊松比的测量方法，所述方法包括：1)、所述方法采用球形压头对粘弹性材料进行原位压入测试，得到压入深度随时间变化关系的曲线，进而根据压入深度随时间变化关系的曲线拟合出蠕变柔量函数；2)、对粘弹性材料进行拉伸蠕变实验，获得材料蠕变位移‑时间曲线，根据材料蠕变位移‑时间曲线拟合出拉伸蠕变柔量函数；根据剪切蠕变柔量函数与拉伸蠕变柔量函数，通过剪切蠕变柔量的计算方法计算粘弹性材料的泊松比。应用本发明实施例，可以计算粘弹性材料泊松比且与宏观拉伸实验测得结果基本一致。

技术领域

本发明涉及材料力学性能的测试表征技术领域，具体涉及一种粘弹性材料泊松比的测量方法。

背景技术

粘弹性材料的与力学行为相关的参数对其工程应用极为重要，是工程设计与分析的重要依据。因此，确定粘弹性材料的力学参数是非常必要的。

目前，如申请号为200710098900.4的发明专利公开的那样，传统确定粘弹性材料力学性能的主要方法为拉伸/压缩测试，而该方法对测试试样尺寸要求较大且测试条件必须满足相关测试标准：拉伸实验测定泊松比时需要引伸计，其测量精度较高但量程小，安装时要求其纵向对称面与试样轴线处于同一平面内否则会引起较大的测量误差，且实际变形不能超过引伸计量程否则可能引起引伸计损坏；同时在使用时要与试样卡紧，保证试样变形时不发生滑动以免引起测试误差。总之，引伸计使用要求较高，在使用前要进行校准，其装夹、跟踪与取下时机均需认真对待，因此多数材料拉伸力学性能测试不采用引伸计。另外，许多通用材料万能试验机的通用配件也并不包括引伸计。

但是，随着工业的进步及其材料性能的多样化，如各种薄膜材料、功能材料、微电子材料等不断涌现，传统拉/压测试技术显然已经不能满足这些领域的测试需求。因此，如何实现小微/非规则构件力学性能测试是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于如何解决现有技术中存在的无法实现小微/非规则构件力学性能测试的技术问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

本发明实施例提供了一种粘弹性材料泊松比的测量方法，所述方法包括：

1)、所述方法采用球形压头对粘弹性材料进行原位压入测试，得到压入深度随时间变化关系的曲线，进而根据压入深度随时间变化关系的曲线拟合出蠕变柔量函数；

2)、对粘弹性材料进行拉伸蠕变实验，获得材料蠕变位移-时间曲线，根据材料蠕变位移-时间曲线拟合出拉伸蠕变柔量函数；根据剪切蠕变柔量函数与拉伸蠕变柔量函数，通过剪切蠕变柔量的计算方法计算粘弹性材料的泊松比。

应用本发明实施例，基根据球形压头原位压入粘弹性材料不同加载方式下的剪切蠕变柔量计算方法，结合材料拉伸柔量数据，给出了在原位压入阶跃加载蠕变测试和恒载荷速率测试时粘弹性材料泊松比的计算方法，经过实验验证，本发明实施例结果准确性较高，与宏观拉伸实验测得结果基本一致。

可选的，所述步骤1)，包括：

根据微压入保载蠕变测试拟合得到的第一剪切蠕变柔量函数与拉伸蠕变实验拟合得到的蠕变柔量函数，或者，

根据恒载荷速率测试拟合得到的第二剪切蠕变柔量函数与拉伸蠕变实验拟合得到的蠕变柔量函数。

可选的，所述根据微压入保载蠕变测试拟合得到的第一剪切蠕变柔量函数与拉伸蠕变实验拟合得到的蠕变柔量函数，包括：

采用球形压头对粘弹性材料进行微压入保载蠕变测试，得到第一时间 -位移曲线h(t1)，并根据第一时间-位移曲线h(t1)拟合出材料的第一剪切蠕变柔量函数：

其中，