[发明专利]一种用于动态光弹性实验的层状材料及制作方法

说明书

本发明公开了一种用于动态光弹性实验的层状材料及制作方法，采用环氧树脂、甲基六氢苯酐、促进剂DMP‑30、环氧树脂消泡剂、增塑剂邻苯二甲酸二丁酯5种原料配制环氧树脂混合溶液，该方法制作的层状环氧树脂光弹性模型具有高透明度，弹模、力学与光学比例极限高，光学灵敏度高，各向同性，易于加工与浇注，可大批量加工，材料价格低等优点。本发明可制备出用于动态光弹的层状材料，本层状模型材料可较好模拟实际层状岩石层理、界面以研究层状材料界面的应力、应变状态以及裂纹扩展规律等力学特点。

技术领域

本发明涉及实验力学中的动态光测实验研究领域，特别的，涉及一种层状环氧树脂动态光弹性材料及其制作方法。

背景技术

层状岩体是常见的岩石结构之一。层状岩体中的应力及扰动不仅会引起岩体损伤与开裂，也会造成层理面或结构面的张开和错动。与单一岩石结构相比，应力波在层状岩体中的传播规律大不相同。由于构成层状岩体的岩层性质不同，岩层之间的界面对岩石裂纹分布具有较大的影响。用传统的光弹性实验材料已无法满足层状岩体研究的需要，因此提出一种在光弹性实验系统中研究层状材料界面处的应力、应变状态以及裂纹扩展规律等力学特点的具有良好层状界面的光弹模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于动态光弹性实验的层状材料及制作方法，可制作出透明度良好的环氧树脂层状模型材料。

具体技术方案如下：

一种动态光弹性实验的层状材料的制备方法，包括以下步骤：

a、测量组成层状岩体的各层岩石的力学参数，获得组成层状岩体的各层岩石的各项物理力学参数；

b、根据测得的各层岩石的物理力学参数，确定各层相应的混合溶液原料配比；按照所确定的混合溶液原料配比依次配制各层混合溶液，80℃水浴条件下充分搅拌；

根据模型实验的相似原理，确定与实际层状岩体各层岩石材料力学参数相对应的环氧树脂材料混合溶液的配比值如下：

混合溶液a配比为环氧树脂E-54(#616)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：165：0：3：1。

混合溶液b配比为环氧树脂E-44(#6101)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：184：22：3：1。

混合溶液c配比为环氧树脂E-51(#618)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：162：14：3：1。

混合溶液d配比为环氧树脂E-44(#6101)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：173：34：3：1。

混合溶液e配比为环氧树脂E-51(#618)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：200：38：3：1。

混合溶液f配比为环氧树脂E-54(#616)：甲基六氢苯酐：增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：促进剂DMP-30：环氧树脂消泡剂＝250：205：0：3：1。

c、将第一层混合溶液倒入模具，恒温初步固化；初步固化温度为80℃，恒温2小时；

d、初步固化后，在模具外安装夹具，将第二层混合溶液倒入模具，恒温初步固化；初步固化温度为80℃，恒温2小时；

e、重复步骤c和d，直到每一层混合溶液都浇注完成；

f、浇注完成后对层状环氧树脂材料进行加热固化；

g、固化后对层状环氧树脂材料进行褪火。