铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，包括加载块，铝制悬臂梁，端羟基聚丁二烯胶，光栅，预制裂纹设置膜，其中，铝制悬臂梁的一侧粘贴有光栅，光栅的位置对齐，在铝制悬臂梁贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶，铝制悬臂梁未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜，在铝制悬臂梁靠近预制裂纹设置膜的一端固连有加载块；本实用新型专利技术将现有粘接安装夹头的方式改进为螺纹连接，安装更加紧固、方便，减少试验了干扰，且便于拆卸，可以重复使用；在聚四氟乙烯薄膜表面涂抹硅胶，在硅胶固化后再插入界面处，实验中脱模效果十分良好；采用了光栅，和显微设备配套使用，可以实时记录裂纹尖端的细观特征和裂纹扩展情形。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件
本技术属于I型断裂能测定领域，特别是一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件。
技术介绍
随着材料科学的迅速发展，出现了许多新型的含界面材料，例如功能材料、含颗粒复合材料及粘接结构。界面在整体性能中的作用举足轻重，从界面处开裂脱粘是含界面材料的主要失效方式，这是近些年来固体力学与材料科学工作者所共同面对的新问题。本技术公开了一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，在现有方法基础上进行了改进。对于铝/端羟基聚丁二烯胶粘接性能的工程应用具有重要意义。对于金属材料的I型粘接断裂性能的测试，主要采用双悬臂梁形式的试件，然而考虑到试件尺寸的设计与粘接界面的性质直接相关，因此需要对不同材料进行专门的设计。对于试件的装夹方式，名称为“Use of mode-1 cohesive-zone models todescribe the fracture of an adhesively-bonded polymer-matrix composite，，的文章(S.Li, Composites Science and Technology, 65，281-293，2005)米用了粘接安装夹头的方式，但是这样会多产生出两层非研究粘接界面，不利于试验研究。名称为“Rate-dependentcrack growth in adhesives I1.Experiments and analysis，， 的 文章(ChongchenXu, International Journal of Adhesion and Adhesives, 23，15-22，2003)米用聚四氟乙烯膜来预制裂纹，但是实践证明HTPB粘接剂与聚四氟乙烯膜之间具有较强的粘接力，不利于试验前的取出，
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够用于铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定的试件。实现本技术目的的技术解决方案为:一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，包括加载块，铝制悬臂梁，端羟基聚丁二烯胶，光栅，预制裂纹设置膜，其中，两个铝制悬臂梁的一侧粘贴有光栅，光栅的位置对齐，在两个铝制悬臂梁贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶，两个铝制悬臂梁未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜，在两个铝制悬臂梁靠近预制裂纹设置膜的一端固连有加载块。本技术与现有技术相比，其显著优点:(I)本技术将现有粘接安装夹头的方式改进为螺纹连接，可以使得安装更加紧固和方便，减少试验干扰，且便于拆卸，可以重复使用。(2)本技术在聚四氟乙烯薄膜表面涂抹硅胶，在硅胶固化后再插入界面处，实验中脱模效果十分良好。(3)本技术由于采用了光栅，和显微设备配套使用，可以实时记录裂纹尖端的细观特征和裂纹扩展情形，有助于研究其断裂机理。下面结合附图对本技术作进一步详细描述。【附图说明】图1是本技术的结构示意图。图2是采用本技术试件通过试验获得的P-δ曲线图。图3是采用本技术试件通过试验获得的断裂能示意图。【具体实施方式】本技术一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，包括加载块I，铝制悬臂梁2，端羟基聚丁二烯胶3，光栅4，预制裂纹设置膜5，其中，铝制悬臂梁2的一侧粘贴有光栅4，光栅4的位置对齐，在铝制悬臂梁2贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶3，铝制悬臂梁2未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜5，在铝制悬臂梁2靠近预制裂纹设置膜5的一端固连有加载块I。加载块上开有与试验机夹持机构配套的圆孔。加载块和铝制支撑梁2通过螺栓固定。预制裂纹设置膜5的厚度为0.2±0.1mm。预制裂纹设置膜5为聚四氟乙烯薄膜。聚四氟乙烯薄膜的表面涂有硅胶。实施例:一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，包括加载块1，铝制悬臂梁2，端羟基聚丁二烯胶3，光栅4，预制裂纹设置膜5，其中铝制悬臂梁2的一侧粘贴有光栅4，光栅4的位置对齐，在铝制悬臂梁2贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶3，铝制悬臂梁2未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜5，在铝制悬臂梁2靠近预制裂纹设置膜5的一端通过螺栓固连有加载块1，加载块上开有与试验机夹持机构配套的圆孔。选用6061铝材料制备加载块I和一对铝制悬臂梁2，为了避免出现非研究的粘接界面对试验结果的影响，加载块I与铝制悬臂梁2之间采用螺纹连接。加工过程中保证加载块圆孔大小与材料试验机夹头中心孔大小相同。将制作好的加载块I与铝制悬臂梁2进行表面清理，利用四颗螺栓来连接二者。之后，矫正上下两部分的重合性与对称性。铝制悬臂梁2的粘接面通过砂纸打磨、丙酮去油脂表面处理以提高粘接强度。将涂有硅胶膜的0.2mm聚四氟乙烯薄膜固定在铝制双悬臂梁中间界面的一端，没有薄膜的另一端则涂抹端羟基聚丁二烯胶，光栅4粘贴在涂抹端羟基聚丁二烯胶的双悬臂梁试样的侧面，光栅4的起始位置与聚四氟乙烯薄膜的顶端对齐，对粘接好的试样均匀施压，处理侧面溢出的胶黏剂，将整个粘接试件固定在支撑架上充分固化，避免试件相互错位，待固化完成后取出薄膜，形成完好的预制裂纹，即可进行实验。实验过程如下:将实验机夹头与试件加载块以销孔形式连接，保证被测粘接剂被良好保护没有受到挤压破坏，并且圆柱销能够在孔内自由转动，销孔接触处涂抹润滑油以减小摩擦；再以相对较慢的加载速率进行预紧；接着将数字图像采集系统放置在可以自由移动的平台上，调好焦距；最后，通过电子材料试验机进行恒定位移速率的加载，通过数字图像采集系统实时观测裂纹扩展状况，并结合双悬臂梁两侧的刻度获得实时的裂纹长度，通过材料试验机的位移传感器和力传感器可以获得的加载点载荷一位移曲线，结合载荷一位移曲线以及实时裂纹长度可以得到粘接界面的断裂性能参数。进行具体实验如下:实验步骤按照上述进行，选取铝梁的长、宽、高分别为150mm、10mm、5mm,粘接厚度控制在0.2±0.Imm,初始裂纹长度为50mm,试验拉伸速率为lmm/min。通过试验机传感器可以获得双悬臂梁粘接试件整个拉伸过程中I型断裂的载荷一位移曲线(Ρ-δ曲线)，如图2所示；通过试验获得的Ρ-δ曲线并结合试件尺寸可以获得I Λ I为42mm，且根据标准BSIS07991:2000得到F=0.966、N=0.968。再由试验获得的P- δ曲线中的载荷峰值点以及试验过程中观察到的实时的裂纹扩展长度运用公式(I)可以获得裂纹扩展过程中粘接界面I型断裂能。结果如图3所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，其特征在于：包括加载块（1），铝制悬臂梁（2），端羟基聚丁二烯胶（3），光栅（4），预制裂纹设置膜（5），其中，铝制悬臂梁（2）的一侧粘贴有光栅（4），光栅（4）的位置对齐，在铝制悬臂梁（2）贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶（3），铝制悬臂梁（2）未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜（5），在铝制悬臂梁（2）靠近预制裂纹设置膜（5）的一端固连有加载块（1）。

【技术特征摘要】
1.一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，其特征在于:包括加载块(1)，铝制悬臂梁(2)，端羟基聚丁二烯胶(3)，光栅(4)，预制裂纹设置膜(5)，其中，铝制悬臂梁(2)的一侧粘贴有光栅(4)，光栅(4)的位置对齐，在铝制悬臂梁(2)贴有光栅的位置中间夹有端羟基聚丁二烯胶(3)，铝制悬臂梁(2)未贴光栅的位置中间夹有预制裂纹设置膜(5 )，在铝制悬臂梁(2 )靠近预制裂纹设置膜(5 )的一端固连有加载块(I)。2.根据权利要求1所述的一种铝/端羟基聚丁二烯胶的粘接界面I型断裂性能测定试件，其特征在于:所述的加载块上开有与试验机夹持机...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦震，鞠玉涛，陈雄，郑健，周长省，许进升，周清春，胡少青，王鸿丽，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：实用新型
国别省市：