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原文传递一种十字型硅胶双轴拉伸试件及其制备和拉伸试验方法

专利名称：	一种十字型硅胶双轴拉伸试件及其制备和拉伸试验方法
摘要：	本发明涉及一种十字型硅胶双轴拉伸试件及其制备和拉伸试验方法。本试件包括正方形中央区和四个伸壁，四个伸壁围绕中央区向外延伸并组成十字形，四个伸壁的交界处具有四个边缘过渡圆角，中央区的中间部位的十字轴向上具有沿试件中心圆周对称分布的四个圆孔，四个伸壁靠近中央区的部分为连接区，伸壁的端部为夹持区，连接区与夹持区相连部分的两侧均有过渡圆弧，试件的边角采用圆角工艺，并提供其制备方法和拉伸试验方法。本发明可测定硅胶材料的名义应力与应变的关系，进而确定其本构模型参数，可应用于硅橡胶类超弹性材料的力学试验技术领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海大学
发明人：	李育文;汤勇;史航;王喆
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201910321229.8
公开号：	CN110296882A
代理机构：	上海上大专利事务所(普通合伙)
代理人：	陆聪明
分类号：	G01N3/02(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200444 上海市宝山区上大路99号
主权项：	1.一种十字型硅胶双轴拉伸试件，包括中央区（1）和四个伸壁（2），其特征在于，所述中央区（1）为正方形，所述四个伸壁（2）围绕所述中央区（1）向外延伸并组成十字形，所述四个伸壁（2）的交界处具有四个边缘过渡圆角（3），所述试件的中间部位十字轴向上具有沿试件中心圆周对称分布的四个圆孔（4），四个圆孔（4）位于中央区（1）内部，所述伸壁（2）靠近中央区（1）的部分为连接区（21），所述伸壁（2）的端部为夹持区（22），所述连接区（21）与夹持区（22）连接部分两侧均有过渡圆弧（5），所述夹持区（22）由双轴拉伸试验机中的四个夹具夹持，所述试件的边角采用圆角工艺；所述中央区边长、整体厚度、初始横截面积、标距长度为特征尺寸。 2.根据权利要求1所述的十字型硅胶双轴拉伸试件，其特征在于：所述中央区域边长被定义为所述边缘过渡圆角（3）的十字轴向圆心距，所述试件的整体厚度为给定值，所述初始横截面积被定义为所述中央区（1）边长与所述整体厚度的乘积，所述标距长度被定义为位于所述试件中心的沿十字轴向对称分布的一段长度。 3.一种根据权利要求1、或2中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件的制备方法，其特征在于：包括以下制备操作步骤：步骤一、利用三维建模软件设计出所述试件的制备模具模型，在硬铝板上通过铣削加工的方法制造出所述模具；步骤二、依次将未固化前的硅胶液体等比例地倒入烧杯中，搅拌至均匀；步骤三、将混合后的硅胶液体倒入所述模具中，使硅胶刚好填满模具上的凹槽；步骤四、将装有硅胶液体的所述模具放入真空干燥箱中，启动真空抽气泵，使箱内真空10分钟以排除所述模具上硅胶液体内部的气泡；步骤五、从真空干燥箱中取出所述模具，将所述模具置于一个水平面上，用另一块具有光滑平面的硬铝板按压在所述模具的顶面；步骤六、在硬铝板的上方放上一个10kg的重物压持约四个小时，时长因硅胶种类和环境温度而异，以使所制备出的试件具有一致的厚度和表面平整度；步骤七、拿开重物，取下所述模具上方的硬铝板，去除所述试件边界外围多余的硅胶膜；步骤八、利用直尺和油性记号笔在所述试件中心部位的两个轴向上绘制标距线和标距点，标距线的长度远小于试件的整体宽度，所述标距点即为所述标距线的端点；从所述模具中取出所述试件。 4.一种根据权利要求1、或2中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件拉伸试验方法，其特征在于：将一个十字标尺装夹于四个夹具中，使用一台相机近距离拍摄十字标尺的图像，用于标定图像中的像素个数与实际物理长度之间的关系，后续用于计算名义应变；将所述试件粘结于一块方形纸质托板上，并将所述夹持区（22）装夹于所述四个夹具中；采用十字激光器标定试件上的十字标距线与试验机两个运行轴的轴线之间的重合度；对试件进行多次双轴对称预拉伸后再开展正式的双轴对称拉伸试验；试验过程中，所述相机负责拍摄所述试件上的标距点变化情况，所述试验机两个轴向上的与所述夹具相连接的两个测力计负责记录所述试件受到的两个轴向上的拉力，所述相机与所述测力计能够实现记录时间上的同步。 5.根据权利要求4中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件拉伸试验方法，其特征在于：所述的十字标尺的制作方法：在一块均质的正方形硬纸板上打印出一个具有均布刻度线的十字线，并使用游标卡尺标定其刻度长度。 6.根据权利要求4中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件拉伸试验方法，其特征在于：为确保双轴拉伸试验过程中的试件平整度及对称性，一种制作具有试件托举功能的纸质托板的方法，包括以下制作操作步骤：步骤一、在标准A4纸上裁出一个长方形纸片，纸片的长度约为所述试件整体宽度的3倍，纸片的宽度略小于所述试件的整体宽度；步骤二、将所述长方形纸片折成一个具有三层厚度的方形纸板，并使用胶水在层间粘合，方形纸板的宽度略小于所述试件的整体宽度；步骤三、将所述十字型硅胶双轴拉伸试件置于所述纸板之上，将所述纸板与所述试件的夹持区通过胶水粘合；步骤四、用剪刀剪去所述试件周围多余的纸板；步骤五、在所述多余纸板上裁出合适尺寸的小纸板，将所述小纸板置于所述试件夹持区的顶部，将小纸板与所述试件的夹持区顶部通过胶水粘合，所述小纸板与所述试件底部的纸板形成上下覆盖，将试件包裹住，使双轴拉伸试验过程中所述试件不与所述夹具接触，以避免所述试件受到所述夹具的夹持破坏。 7.根据权利要求4中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件拉伸试验方法，其特征在于：为确保所述四个夹具具有更加紧固的夹持效果，将市面上现有的夹持面为双水平面的夹具通过机械加工改造为一个夹持面为水平面，一个夹持面为斜面，上下两个夹具块之间通过销孔定位连接。 8.根据权利要求4中所述的十字型硅胶双轴拉伸试件拉伸试验方法，其特征在于：为确保双轴拉伸试验过程中的对称性，将一个十字激光器装夹于所述试验机的上方，保证所述激光器发出的十字激光线与所述试验机的两个运行轴的轴线相重合，将所述试件装夹于所述夹具后，使所述试件的十字标距线与所述激光器发出的十字激光线重合。
所属类别：	发明专利