一种树脂基复合材料的全面残余应力超低温检测法

摘要

本发明提供了一种树脂基复合材料的全面残余应力超低温检测法，特别是一种针对各向异性非均质性树脂基复合材料的残余应力的测定方法。该发明采用低温应变花测定全面残余应力，解决了传统技术无法全面表征各向异性非均质性树脂基复合材料式样整体残余应力的问题。为实现对树脂基复合材料特别是各向异性非均质复合材料残余应力的全面测量，本发明采用一种将试样置于低温介质或环境中，或者将试样在低温及常温环境中循环切换，使残余应力充分释放，并采用应变花对残余应力进行测试的方法。

主权项

一种树脂基复合材料的全面残余应力超低温检测法，其特征在于，步骤如下：1)预处理：在待测树脂基复合材料表面中心处确定1个测试点，将测试点处打磨平整，再用清洁剂清洁测试点，确保测试点表面清洁光滑；2)采用低温胶将应变花粘在步骤1)处理好的测试点上，应变花上的一个引线连接有接线端子；通过接线端子引出应变花的测试线，测试线连接数据线；3)将另一个应变花上的引线连接有接线端子，通过接线端子引出应变花的补偿线，补偿线连接数据线，此应变花作为对照组；将步骤2)和步骤3)的数据线连接到静态应变仪上，测量并记录应变值A；4)将粘贴有应变花的待测树脂基复合材料置于超低温介质中或在超低温介质与室温介质中不断循环变换，待测树脂基复合材料在超低温介质中因残余应力的释放而产生应变，直至待测树脂基复合材料内部残余应力全部释放完成，应变值达到稳定；同时将对照组应变花置于超低温介质中或在超低温介质与室温介质中不断循环变换，测得应变值B，作为环境对应变花影响的补偿量；所述的超低温介质为液氧、液氮或液氦，其温度不大于Tc，Tc为能使式样产生裂纹的最高温度；5)通过应变值A减去应变值B，即得到待测树脂基复合材料本身残余应力释放所引起的应变值C；选多个测试点重复上述步骤，以提高测量精度，确定应变值C的平均值，再根据弹性力学理论得出待测树脂基复合材料的残余应力，即得待测树脂基复合材料的全面残余应力；所述的弹性力学理论所用公式为：${\sigma }_1=\frac{{ϵ}_1+{ϵ}_2}{4A}+\frac{1}{4B}\sqrt{{({ϵ}_1-{ϵ}_2)}^2+{[2{ϵ}_3-({ϵ}_1+{ϵ}_2)]}^2}$${\sigma }_2=\frac{{ϵ}_1+{ϵ}_2}{4A}-\frac{1}{4B}\sqrt{{({ϵ}_1-{ϵ}_2)}^2+{[2{ϵ}_3-({ϵ}_1+{ϵ}_2)]}^2}$式中，σ₁为第一残余主应力、σ₂为第二残余主应力；A为待测应变花的释放系数、B为对照应变花的释放系数，A和B的大小采用与被测式样相同材料的标定式样在单向拉伸状态下测定；ε₁、ε₂、ε₃为应变花中三个方向的应变片的应变值，应变花由0度，45度和90度上的3个应变片组成；为主方向角，是σ₁与0度方向的应变片间的夹角。