本发明专利技术公开了一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置及检测方法,通过检测装置使气凝胶处于特定压力环境下,模拟新能源动力电池在发生碰撞、挤压、晃动等情况产生的高压环境,然后通过拉伸载荷的形式来实现剪切强度的测试,完美模拟了新能源动力电池在发生热失控、碰撞挤压、滑移等情况产生的剪切位移,极限剪切载荷,进一步研究了气凝胶材料在电芯之间,对新能源汽车动力电池产品进行保护的情况。的情况。的情况。
【技术实现步骤摘要】
一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置及检测方法
[0001]本专利技术涉及一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置及检测方法。
技术介绍
[0002]气凝胶隔热保温材料,是世界公认的隔热保温性能最佳的材料之一,因其具备较好的隔热性、阻燃性、超级防水和耐候性等特点而被广泛用于航空航天领域以及新能源汽车领域。其中,在新能源汽车领域的应用,气凝胶隔热材料主要是被用在动力电池的电芯
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电芯之间,利用其具有高回弹利率、内剪切强度高等特点,以免电芯在发生挤压,碰撞或者晃动时,电芯之间发生硬接触,从而避免电芯局部过热出现自燃、爆炸等发生连锁反应,为驾驶员的生命保驾护航。
[0003]然而,现有的气凝胶材料内部剪切性能检测方法,暂无国家标准与行业标准,因此如何检测气凝胶隔热材料在汽车发生碰撞事故情况下的剪切性能仍是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]针对上述存在的问题,本专利技术提供一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置及检测方法,通过装置使气凝胶置于特定压力环境下,模拟新能源动力电池在发生碰撞、挤压、晃动等情况产生的高压环境,然后检测气凝胶材料在该特定工作压力环境下被撕裂的极限剪切强度。具体技术方案如下:首先,本专利技术提供一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,该检测装置包括气凝胶材料夹持单元、施力单元、施力检测单元和剪切测试单元;所述气凝胶材料夹持单元包括上夹持块和下夹持块,待测的气凝胶材料夹持在上夹持块和下夹持块之间;所述施力模拟单元用于对待测的气凝胶材料施加特定的压力,包括施力压块和若干个施力螺栓,所述施力压块位于上夹持块之上并通过施力螺栓与下夹持块连接;所述施力检测单元包括压力检测传感器和压力显示器,所述压力检测传感器位于施力压块和上夹持块之间,所述压力显示器与压力检测传感器之间为可拆分连接;所述剪切测试单元包括材料力学试验机,用于对待测的气凝胶材料施加拉伸荷载,实现剪切作用模式,并记录、计算气凝胶材料在特定的压力环境下的剪切强度。
[0005]前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述上夹持块和下夹持块均包括扭力臂端和夹持端;上夹持块夹持端和下夹持块夹持端为相互匹配的两个阶梯状齿,其二者相互卡合将待测的气凝胶材料夹持在二者之间;所述下夹持块夹持端的两侧均向外延伸设置有施力压块连接部,其上分别设有螺栓通孔,用于施力螺栓贯穿与施力压块连接;夹持块和下夹持块的扭力臂端用于与材料力学试验机连接,以对夹持端待测的气凝胶材料施加拉伸荷载。
[0006]优选的,前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述下夹持块夹持端的两侧的施力压块连接部上的螺栓通孔各设两,所述施力螺栓为四根,保证施加
压力的均衡。
[0007]优选的,前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述待测的气凝胶材料通过结构胶固定在上夹持块和下夹持块的夹持端,且胶接后通过烘箱在加热条件下加速结构胶的固化。
[0008]优选的,前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述结构胶为8825结构胶;所述加热固化条件为80℃,固化4~6个小时。
[0009]优选的,前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述压力检测传感器为四通道薄膜压力传感器;所述施力压块与压力检测传感器接触侧设有施力凸点,用于增加对气凝胶材料施加的压力。
[0010]优选的,前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,所述剪切测试单元还包括试验环境箱,用于模拟包括高温干态、高温湿态、低温干态、低温湿态、常温湿态在内检测环境;所述材料力学试验机上配备Trapezium X测试软件,能够连续输入多组待测气凝胶材料的信息,并实现快速检测及计算。
[0011]其次,本专利技术还提供一种使用前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测方法,包括如下步骤:1)样品裁切:将待测的气凝胶材料进行裁切,裁切试样的尺寸略大于上夹持块夹持端和下夹持块夹持端的粘接面面积;2)样品粘接:将裁切后的气凝胶材料两面均匀涂敷结构胶,然后粘接在上夹持块和下夹持块的夹持端,并保证上夹持块夹持端和下夹持块夹持端卡合对齐;3)施力预压:通过施力螺栓将压力检测传感器夹持固定在上夹持块与施力压块之间,并将压力检测传感器与压力显示器连接,通过紧固施力螺栓经施力压块对待测的气凝胶材料持续施加压力,待压力显示器上的压力示数达到指定的压力后,保持施力螺栓固定,此时压力显示器显示的力值恒定进行预压;4)加热固化:拆除压力显示器,将待测的气凝胶材料连同夹持单元、施力组件和压力检测传感器在内的样品组件一同放入烘箱中进行加热,保证结构胶完全固化;5)压力校准:加热固化后,待样品组件冷却至室温,再次将压力检测传感器与压力显示器连接,核准压力检测传感器所检测到的压力值,并通过旋转施力螺栓对压力值进行校准;6)剪切测试:将压力校准后的待样品组件安装在材料力学试验机上,并输入待测的气凝胶材料相关信息,及上夹持块、下夹持块夹持端的夹持面积后,通过拉伸载荷的形式来实现剪切强度的测试,直至待测的气凝胶材料发生内部剪切破坏;7)计算剪切强度:通剪切强度计算公式计算气凝胶材料发生内部剪切破坏时的极限拉伸荷载与上夹持块、下夹持块夹持端的夹持面积比值,以此作为待测的气凝胶材料所能承受的剪切强度,从而检测出该气凝胶材料在特定压力环境下的剪切性能。
[0012]前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测方法,步骤3)中所述施力预压为特定压力值40N~500N;步骤6)中所述拉伸载荷的拉伸速率为5~10mm/min。
[0013]前述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测方法,所述剪切强度计算公式为:P=F/S
式中:P为单位为待测气凝胶材料的剪切强度,单位为Mpa;F为施加的特定压力值,单位为N;S为上夹持块、下夹持块夹持端的夹持面积,单位为mm2。
[0014]本专利技术具备的有益效果如下:1)本专利技术通过检测装置使气凝胶处于特定压力环境下,模拟新能源动力电池在发生碰撞、挤压、晃动等情况产生的高压环境,然后通过拉伸载荷的形式来实现剪切强度的测试,完美模拟了新能源动力电池在发生热失控、碰撞挤压、滑移等情况产生的剪切位移,极限剪切载荷,进一步研究了气凝胶材料在电芯之间,对新能源汽车动力电池产品进行保护的情况。
[0015]2)本专利技术检测装置通过两个阶梯状齿的夹持块相互卡合实现气凝胶材料的夹持,仅通过一施力压块和若干个施力螺栓实现对气凝胶材料施加特定的压力,装置简单巧妙且可靠易操作;通过压力检测传感器和压力显示器检测并显示施力压块和若干个施力螺栓所施加在气凝胶材料上的力值,实现可实时监测样品所受到的压力值,获得气凝胶材料在检测过程中的力学变化。
[0016]3)本专利技术通过结构胶将气凝胶材料与夹持块胶接固定,防止在后期的剪切拉伸试验过程中,气凝胶材料产生位移,保证检测情况的精准度,且加热固化后再次校准压力,进一步保证检测结果的准确度。
[0017]4)本专利技术检测方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:该检测装置包括气凝胶材料夹持单元、施力单元、施力检测单元和剪切测试单元;所述气凝胶材料夹持单元包括上夹持块和下夹持块,待测的气凝胶材料夹持在上夹持块和下夹持块之间;所述施力模拟单元用于对待测的气凝胶材料施加特定的压力,包括施力压块和若干个施力螺栓,所述施力压块位于上夹持块之上并通过施力螺栓与下夹持块连接;所述施力检测单元包括压力检测传感器和压力显示器,所述压力检测传感器位于施力压块和上夹持块之间,所述压力显示器与压力检测传感器之间为可拆分连接;所述剪切测试单元包括材料力学试验机,用于对待测的气凝胶材料施加拉伸荷载,实现剪切作用模式,并记录、计算气凝胶材料在特定的压力环境下的剪切强度。2.根据权利要求1所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述上夹持块和下夹持块均包括扭力臂端和夹持端;上夹持块夹持端和下夹持块夹持端为相互匹配的两个阶梯状齿,其二者相互卡合将待测的气凝胶材料夹持在二者之间;所述下夹持块夹持端的两侧均向外延伸设置有施力压块连接部,其上分别设有螺栓通孔,用于施力螺栓贯穿与施力压块连接;夹持块和下夹持块的扭力臂端用于与材料力学试验机连接,以对夹持端待测的气凝胶材料施加拉伸荷载。3.根据权利要求2所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述下夹持块夹持端的两侧的施力压块连接部上的螺栓通孔各设两,所述施力螺栓为四根,保证施加压力的均衡。4.根据权利要求3所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述待测的气凝胶材料通过结构胶固定在上夹持块和下夹持块的夹持端,且胶接后通过烘箱在加热条件下加速结构胶的固化。5.根据权利要求4所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述结构胶为8825结构胶;所述加热固化条件为80℃,固化4~6个小时。6.根据权利要求1所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述压力检测传感器为四通道薄膜压力传感器;所述施力压块与压力检测传感器接触侧设有施力凸点,用于增加对气凝胶材料施加的压力。7.根据权利要求1所述的气凝胶材料在特定压力环境下剪切性能的检测装置,其特征在于:所述剪切测试单元还包括试验环境箱,用于模拟包括高温干态、高温湿态、低温干态、低温湿态、常温...
【专利技术属性】
技术研发人员:田杨,黄晶,解春,朱金海,孙洁晖,隆长江,黄风美,何旺,华鹏程,罗松林,史念,殷龙盘,
申请(专利权)人:航天海鹰镇江特种材料有限公司,
类型:发明
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