專利名稱：聚合物粘彈性模型的測量裝置及模型元件參數(shù)的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種粘彈性模型測量裝置和模型元件參數(shù)的測量方法。
背景技術(shù)：
經(jīng)典的聚合物粘彈性力學(xué)模型只是一種抽象的概念，理論研究者只能在紙上用一些模型元件，即用抽象彈簧和抽象黏壺組成各種粘彈性力學(xué)模型來研究它的粘彈性力學(xué)行為。例如把抽象彈簧和抽象黏壺串聯(lián)起來組成麥克斯韋模型，把抽象彈簧和抽象黏壺并聯(lián)起來組成開爾芬模型等，但是抽象彈簧的彈性模量和抽象黏壺的粘度沒有具體數(shù)值，只在一些微分方程中表不其物理意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為的目的是為解決目前針對經(jīng)典的聚合物粘彈性力學(xué)模型僅存在于紙面上的抽象模型，無法成為一個具象的、可以實際應(yīng)用的力學(xué)模型的問題，因此提出一種聚合物粘彈性模型的測量裝置和模型元件參數(shù)的測量方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明的聚合物粘彈性模型的測量裝置有三個方案，分別如下方案一本發(fā)明的聚合物粘彈性模型的測量裝置，所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為麥克斯韋模型的測量裝置，所述麥克斯韋模型的測量裝置包括底座、測力計、彈簧、 黏壺、兩個固定端板、四根拉桿及三個活動板；兩個固定端板分別是第一固定端板和第二固定端板，三個活動板分別是第一活動板、第二活動板和第三活動板；兩個固定端板垂直且并列固定在底座上，兩個固定端板之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿，由四根拉桿和兩個固定端板組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板與兩個固定端板平行設(shè)置并位于兩個固定端板之間，第一活動板與第一固定端板相鄰設(shè)置，第三活動板與第二固定端板相鄰設(shè)置，第二活動板設(shè)置在第一活動板與第三活動板之間，每個活動板上與四根拉桿相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板的四個通孔套裝在四根拉桿上，三個活動板與四根拉桿滑動連接，第一活動板與第二活動板之間固連有彈簧，第二活動板與第三活動板之間固連有黏壺，測力計設(shè)置在第一活動板和第二活動板之間，測力計與第一活動板和第二活動板固接。方案二 聚合物粘彈性模型的測量裝置，所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為開爾芬模型的測量裝置，所述開爾芬模型的測量裝置包括底座、拉繩、托盤、砝碼、定滑輪、應(yīng)變儀、彈簧、黏壺、連桿、兩個固定端板、四根拉桿及三個活動板；兩個固定端板分別是第一固定端板和第二固定端板，三個活動板分別是第一活動板、第二活動板和第三活動板；兩個固定端板垂直且并列固定在底座上，兩個固定端板之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿，由四根拉桿和兩個固定端板組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板與兩個固定端板平行設(shè)置并位于兩個固定端板之間，第一活動板與第一固定端板相鄰設(shè)置，第三活動板與第二固定端板相鄰設(shè)置，第二活動板設(shè)置在第一活動板與第三活動板之間，每個活動板上與四根拉桿相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板的四個通孔套裝在四根拉桿上，三個活動板與四根拉桿滑動連接，托盤設(shè)置在第一固定端板的外部，定滑輪固定在第一固定端板的外側(cè)面上，砝碼裝在托盤上，第一固定端板上設(shè)有拉繩穿過孔，拉繩的一端與托盤固接，拉繩的另一端繞過定滑輪并穿過所述第一固定端板的拉繩穿過孔與第一活動板固接， 第二活動板與第三活動板之間并聯(lián)設(shè)置有彈簧和黏壺，第一活動板與第二活動板之間固連有一個連桿，應(yīng)變儀設(shè)置在第一活動板與第二活動板之間，且應(yīng)變儀與第一活動板固接。方案三聚合物粘彈性模型的測量裝置，所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為四元件模型的測量裝置，所述四元件模型的測量裝置包括底座、拉繩、托盤、砝碼、定滑輪、測力計、應(yīng)變儀、兩個黏壺、兩個彈簧、兩個固定端板、四根拉桿及三個活動板；兩個固定端板分別是第一固定端板和第二固定端板，三個活動板分別是第一活動板、第二活動板和第三活動板；兩個固定端板垂直且并列固定在底座上，兩個固定端板之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿，由四根拉桿和兩個固定端板組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板與兩個固定端板平行設(shè)置并位于兩個固定端板之間，第一活動板與第一固定端板相鄰設(shè)置，第三活動板與第二固定端板相鄰設(shè)置，第二活動板設(shè)置在第一活動板與第三活動板之間，每個活動板上與四根拉桿相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板的四個通孔套裝在四根拉桿上，三個活動板與四根拉桿滑動連接，托盤設(shè)置在第一固定端板的外部，定滑輪固定在第一固定端板的外側(cè)面上，砝碼裝在托盤上，第一固定端板上設(shè)有拉繩穿過孔，拉繩的一端與托盤固接，拉繩的另一端繞過定滑輪并穿過所述第一固定端板的拉繩穿過孔與測力計固接，測力計與第一活動板固接，應(yīng)變儀設(shè)置在第一活動板與第二活動板之間，且應(yīng)變儀與第一活動板固接，兩個彈簧中的一個彈簧固連在第一活動板與第二活動板之間，兩個黏壺中的一個黏壺與兩個彈簧中的剩余一個彈簧并聯(lián)于第二活動板與第三活動板之間，兩個黏壺中的剩余一個黏壺固連于第三活動板與第二固定端板之間。本發(fā)明的利用聚合物粘彈性模型的測量裝置實現(xiàn)模型元件參數(shù)的測量方法，所述測量方法由以下步驟完成步驟一讓麥克斯韋模型的測量裝置中的第一活動板和第三活動板同時產(chǎn)生恒定位移，使得麥克斯韋模型產(chǎn)生恒定形變ε C1，并通過麥克斯韋模型的測量裝置的測力計測出麥克斯韋模型在某時刻應(yīng)力的大小，繪制應(yīng)力與時間的關(guān)系曲線，即應(yīng)力松弛曲線；往開爾芬模型的測量裝置的托盤上添加砝碼，相當(dāng)于施加一個恒定的應(yīng)力σ C1，通過開爾芬模型的測量裝置的應(yīng)變儀測出開爾芬模型在某時刻應(yīng)變的大小，繪制應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線，即蠕變曲線。根據(jù)應(yīng)力松弛公式
權(quán)利要求
1.一種聚合物粘彈性模型的測量裝置，其特征在于所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為麥克斯韋模型的測量裝置，所述麥克斯韋模型的測量裝置包括底座(I)、測力計(2)、 彈簧(3)、黏壺(4)、兩個固定端板(5)、四根拉桿(6)及三個活動板(7);兩個固定端板(5) 分別是第一固定端板(5-1)和第二固定端板(5-2)，三個活動板(7)分別是第一活動板 (7-1)、第二活動板(7-2)和第三活動板(7-3)；兩個固定端板(5)垂直且并列固定在底座(I)上，兩個固定端板(5)之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿出)，由四根拉桿(6)和兩個固定端板(5)組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板(7)與兩個固定端板(5)平行設(shè)置并位于兩個固定端板(5)之間，第一活動板(7-1) 與第一固定端板(5-1)相鄰設(shè)置，第三活動板(7-3)與第二固定端板(5-2)相鄰設(shè)置，第二活動板(7-2)設(shè)置在第一活動板(7-1)與第三活動板(7-3)之間，每個活動板(7)上與四根拉桿(6)相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板(7)的四個通孔套裝在四根拉桿(6)上， 三個活動板(7)與四根拉桿(6)滑動連接，第一活動板(7-1)與第二活動板(7-2)之間固連有彈簧(3)，第二活動板(7-2)與第三活動板(7-3)之間固連有黏壺(4)，測力計(2)設(shè)置在第一活動板(7-1)和第二活動板(7-2)之間，測力計(2)與第一活動板(7-1)和第二活動板(7-2)固接。
2.一種聚合物粘彈性模型的測量裝置，其特征在于所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為開爾芬模型的測量裝置，所述開爾芬模型的測量裝置包括底座(I)、拉繩(8)、托盤 (9)、砝碼(10)、定滑輪(11)、應(yīng)變儀(12)、彈簧(3)、黏壺(4)、連桿(13)、兩個固定端板(5)、四根拉桿(6)及三個活動板(7);兩個固定端板(5)分別是第一固定端板(5-1)和第二固定端板(5-2)，三個活動板(7)分別是第一活動板(7-1)、第二活動板(7-2)和第三活動板(7_3)；兩個固定端板(5)垂直且并列固定在底座(I)上，兩個固定端板(5)之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿出)，由四根拉桿(6)和兩個固定端板(5)組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板(7)與兩個固定端板(5)平行設(shè)置并位于兩個固定端板(5)之間，第一活動板(7-1) 與第一固定端板(5-1)相鄰設(shè)置，第三活動板(7-3)與第二固定端板(5-2)相鄰設(shè)置，第二活動板(7-2)設(shè)置在第一活動板(7-1)與第三活動板(7-3)之間，每個活動板(7)上與四根拉桿(6)相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板(7)的四個通孔套裝在四根拉桿(6)上，三個活動板(7)與四根拉桿(6)滑動連接，托盤(9)設(shè)置在第一固定端板(5-1)的外部，定滑輪(11)固定在第一固定端板(5-1)的外側(cè)面上，砝碼(10)裝在托盤(9)上，第一固定端板 (5-1)上設(shè)有拉繩穿過孔(5-1-1)，拉繩(8)的一端與托盤(9)固接，拉繩(8)的另一端繞過定滑輪(11)并穿過所述第一固定端板(5-1)的拉繩穿過孔(5-1-1)與第一活動板(7-1) 固接，第二活動板(7-2)與第三活動板(7-3)之間并聯(lián)設(shè)置有彈簧(3)和黏壺(4)，第一活動板(7-1)與第二活動板(7-2)之間固連有一個連桿(13)，應(yīng)變儀(12)設(shè)置在第一活動板 (7-1)與第二活動板(7-2)之間，且應(yīng)變儀(12)與第一活動板(7-1)固接。
3.一種聚合物粘彈性模型的測量裝置，其特征在于所述聚合物粘彈性模型的測量裝置為四元件模型的測量裝置，所述四元件模型的測量裝置包括底座(I)、拉繩(8)、托盤(9)、砝碼(10)、定滑輪(11)、測力計⑵、應(yīng)變儀(12)、兩個黏壺⑷、兩個彈簧(3)、兩個固定端板(4)、四根拉桿(6)及三個活動板(7);兩個固定端板(5)分別是第一固定端板(5-1) 和第二固定端板(5-2)，三個活動板(7)分別是第一活動板(7-1)、第二活動板(7-2)和第二活動板(7_3)；兩個固定端板(5)垂直且并列固定在底座(I)上，兩個固定端板(5)之間水平且呈矩形陣列式固定有四根拉桿出)，由四根拉桿(6)和兩個固定端板(5)組成框架式結(jié)構(gòu)，三個活動板(7)與兩個固定端板(5)平行設(shè)置并位于兩個固定端板(5)之間，第一活動板(7-1) 與第一固定端板(5-1)相鄰設(shè)置，第三活動板(7-3)與第二固定端板(5-2)相鄰設(shè)置，第二活動板(7-2)設(shè)置在第一活動板(7-1)與第三活動板(7-3)之間，每個活動板(7)上與四根拉桿(6)相對應(yīng)位置設(shè)有四個通孔，每個活動板(7)的四個通孔套裝在四根拉桿(6)上， 三個活動板(7)與四根拉桿(6)滑動連接，托盤(9)設(shè)置在第一固定端板(5-1)的外部，定滑輪(11)固定在第一固定端板(5-1)的外側(cè)面上，砝碼(10)裝在托盤(9)上，第一固定端板(5-1)上設(shè)有拉繩穿過孔(5-1-1)，拉繩⑶的一端與托盤(9)固接，拉繩⑶的另一端繞過定滑輪(11)并穿過所述第一固定端板(5-1)的拉繩穿過孔(5-1-1)與測力計(2)固接，測力計(2)與第一活動板(7-1)固接，應(yīng)變儀(12)設(shè)置在第一活動板(7-1)與第二活動板(7-2)之間，且應(yīng)變儀(12)與第一活動板(7-1)固接，兩個彈簧(3)中的一個彈簧(3) 固連在第一活動板(7-1)與第二活動板(7-2)之間，兩個黏壺(4)中的一個黏壺(4)與兩個彈簧(3)中的剩余一個彈簧(3)并聯(lián)于第二活動板(7-2)與第三活動板(7-3)之間，兩個黏壺(4)中的剩余一個黏壺(4)固連于第三活動板(7-3)與第二固定端板(5-2)之間。
4. 一種利用權(quán)利要求1、2及3所述聚合物粘彈性模型的測量裝置實現(xiàn)模型元件參數(shù)的測量方法，其特征在于所述測量方法由以下步驟完成步驟一讓麥克斯韋模型的測量裝置中的第一活動板(7-1)和第三活動板(7-3)同時產(chǎn)生恒定位移，使得麥克斯韋模型產(chǎn)生恒定形變ε C1，并通過麥克斯韋模型的測量裝置的測力計(2)測出麥克斯韋模型在某時刻應(yīng)力的大小，繪制應(yīng)力與時間的關(guān)系曲線，即應(yīng)力松弛曲線；往開爾芬模型的測量裝置的托盤(9)上添加砝碼(10)，相當(dāng)于施加一個恒定的應(yīng)力 Otl，通過開爾芬模型的測量裝置的應(yīng)變儀(12)測出開爾芬模型在某時刻應(yīng)變的大小，繪制應(yīng)變與時間的關(guān)系曲線，即蠕變曲線。根據(jù)應(yīng)力松弛公式式中Ε-彈簧的彈性模量； η-黏壺的粘度； t-作用時間；根據(jù)蠕變公式
全文摘要
聚合物粘彈性模型的測量裝置及模型元件參數(shù)的測量方法，它涉及一種粘彈性模型的測量裝置和模型元件參數(shù)的測量方法。針對經(jīng)典的粘彈性力學(xué)模型是僅存在于紙面上的抽象模型，無法成為一個實際應(yīng)用的力學(xué)模型等問題而建立。裝置一彈簧與黏壺串聯(lián)；裝置二彈簧與黏壺并聯(lián)；裝置三兩個彈簧中的一個與兩個黏壺中的一個串聯(lián)組成麥克斯韋模型，另一個彈簧與另一個黏壺并聯(lián)組成開爾芬模型，然后麥克斯韋模型再與開爾芬模型串聯(lián)。方法通過麥克斯韋模型的測量裝置測出應(yīng)力松弛曲線；通過開爾芬模型的測量裝置測出蠕變曲線，對四元件力學(xué)模型的測量裝置施加一個恒定的應(yīng)力σ0，測出蠕變曲線。本發(fā)明可以用于構(gòu)建實際的聚合物粘彈性力學(xué)模型。
文檔編號G01N19/00GK102590076SQ201210056740
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月6日
發(fā)明者王百合, 謝剛, 遲旭陽, 馬浩翔, 高明月 申請人:黑龍江大學(xué)