專利名稱：復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及ー種壽命預(yù)測(cè)方法，特別是一種復(fù)合材料構(gòu)件的壽命預(yù)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料，即樹(shù)脂型復(fù)合材料，由于具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、加工成型方便和良好的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在建材、航天、航空等部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用。然而由復(fù)合材料制成構(gòu)件，如電カ設(shè)施中使用的桿塔，由于復(fù)合材料構(gòu)件的使用壽命一般都達(dá)10年或者10年以上，且復(fù)合材料構(gòu)件處于的自然氣候時(shí)時(shí)刻刻在變化，并受到許多人為因素的影響，故復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候環(huán)境下的使用壽命，即自然失效時(shí)間，無(wú)法得知。然而，可以通過(guò)人工模擬出穩(wěn)定且強(qiáng)化的自然氣候環(huán)境，即人工氣候環(huán)境，可使放置在人工氣候環(huán)境的復(fù)合材料構(gòu)件加速老化，并在較短的時(shí)間內(nèi)令復(fù)合材料構(gòu)件失效，得出人工失效時(shí)間。如何通過(guò)復(fù)合材料構(gòu)件在人工氣候環(huán)境的人工失效時(shí)間確定其在在自然氣候環(huán)境下的使用壽命成為亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供ー種預(yù)測(cè)復(fù)合材料構(gòu)件壽命的方法，其可縮短試驗(yàn)時(shí)間，預(yù)測(cè)復(fù)合材料構(gòu)件的壽命。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題的解決方案是一種復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟
1)在自然氣候老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到ー預(yù)定值時(shí)所需的自然時(shí)間
Tl ；
2)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到步驟I)所述預(yù)定值時(shí)所需的人エ時(shí)間T2 ；
3)根據(jù)Tl和T2得出自然氣候老化試驗(yàn)和人工加速老化試驗(yàn)間的時(shí)間性系數(shù)R；
4)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件的人工失效時(shí)間T3；
5)根據(jù)R和T3，確定復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的自然失效時(shí)間T4。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，在步驟2)和/或步驟4)中，人工加速老化試驗(yàn)包括以下步驟
1)將復(fù)合材料構(gòu)件置于人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)，并對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件施加拉カ和電
壓；
2)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
3)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
4)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬鹽霧環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
5)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
6)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬濕熱環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
7)重復(fù)步驟2)至步驟6)的操作，復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到預(yù)定值或復(fù)合材料構(gòu)件失效。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述復(fù)合材料構(gòu)件性能為沖擊強(qiáng)度或拉伸強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述光輻射和淋雨環(huán)境指的是在每2小時(shí)進(jìn)行
O.3小時(shí)淋雨。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述一定時(shí)間為Γ8小吋。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，相關(guān)性系數(shù)R的公式為R= Tl/ T2。
作為上述技術(shù)方案的進(jìn)ー步改進(jìn)，自然失效時(shí)間T4的推導(dǎo)公式為T(mén)4= R T3。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)確定自然氣候老化試驗(yàn)與人工加速老化試驗(yàn)間的相關(guān)性系數(shù)R，并在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件的人工失效時(shí)間T3，通過(guò)相關(guān)公式的計(jì)算，即可得到復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的自然失效時(shí)間，即復(fù)合材料構(gòu)件的壽命，使用本發(fā)明方法可縮短試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)成本。本發(fā)明可適用于樹(shù)脂型復(fù)合材料構(gòu)件的壽命預(yù)測(cè)。
具體實(shí)施例方式詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明在研究復(fù)合材料構(gòu)件壽命的應(yīng)用。一種復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟
1)在自然氣候老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到ー預(yù)定值時(shí)所需的自然時(shí)間
Tl ；
2)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到步驟I)所述預(yù)定值時(shí)所需的人工時(shí)間T2 ；
3)根據(jù)Tl和T2得出自然氣候老化試驗(yàn)和人工加速老化試驗(yàn)間的時(shí)間性系數(shù)R；
4)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件的人工失效時(shí)間T3；
5)根據(jù)R和T3，確定復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的自然失效時(shí)間T4。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，在步驟2)和/或步驟4)中，人工加速老化試驗(yàn)包括以下步驟
1)將復(fù)合材料構(gòu)件置于人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)，并對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件施加拉カ和電
壓；
2)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
3)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
4)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬鹽霧環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
5)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
6)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬濕熱環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間；
7)重復(fù)步驟2)至步驟6)的操作，復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到預(yù)定值或復(fù)合材料構(gòu)件失效。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述復(fù)合材料構(gòu)件性能為沖擊強(qiáng)度或拉伸強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述光輻射和淋雨環(huán)境指的是在每2小時(shí)進(jìn)行O. 3小時(shí)淋雨。
作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，所述一定時(shí)間為Γ8小時(shí)。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，相關(guān)性系數(shù)R的公式為R= Tl/ T2。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，自然失效時(shí)間T4的推導(dǎo)公式為T(mén)4= R T3。在本發(fā)明中，用于模擬人工加速老化試樣環(huán)境的設(shè)備是ー套多因數(shù)環(huán)境老化試驗(yàn)裝置，其能模擬出鹽霧狀態(tài)、淋 雨?duì)顟B(tài)、光輻射狀態(tài)、受カ狀態(tài)以及高壓電狀態(tài)，并根據(jù)試驗(yàn)需要，可調(diào)整相關(guān)參數(shù)，可模擬出不同試驗(yàn)環(huán)境。下面優(yōu)選以復(fù)合材料構(gòu)件的彎曲強(qiáng)度為參數(shù)作為本發(fā)明的實(shí)施例，具體步驟如下
1)在自然氣候老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件彎曲強(qiáng)度達(dá)到一預(yù)定值時(shí)所需的自然時(shí)間Tl，也可以通過(guò)查閱相關(guān)自然氣候老化試驗(yàn)的文獻(xiàn)得到Tl ；
2)將若干個(gè)復(fù)合材料構(gòu)件置于人工加速老化試驗(yàn)裝置中，對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件施加范圍為500kg 1500kg的拉力，并施加范圍為28. 9千伏 35千伏的電壓；在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射環(huán)境，使裝置內(nèi)的工作溫度處于35°C 45°C，相対濕度30%飛0%，持續(xù)4小時(shí)后，模擬光輻射和淋雨交替環(huán)境，并使裝置內(nèi)的工作溫度處于35°C 45°C，相対濕度30%飛0%，持續(xù)4小時(shí)后，模擬鹽霧環(huán)境，并使鹽霧溫度為15°C ^25°C，持續(xù)4小時(shí)后；模擬光輻射和淋雨交替環(huán)境，并使裝置內(nèi)的工作溫度處于35°C 45°C，相対濕度30%飛0%，持續(xù)8小時(shí)后，模擬濕熱環(huán)境，裝置內(nèi)溫度為48°C 52°C，持續(xù)4小時(shí)后，依次模擬光輻射環(huán)境、光輻射和淋雨交替環(huán)境、鹽霧環(huán)境、光輻射和淋雨交替環(huán)境以及濕熱環(huán)境，如此循環(huán)，并在人エ加速老化試驗(yàn)裝置中取出復(fù)合材料構(gòu)件，并對(duì)其進(jìn)行彎曲強(qiáng)度測(cè)試，當(dāng)測(cè)試數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，可記錄到達(dá)該預(yù)定值時(shí)的人工時(shí)間T2 ;并根據(jù)T1、T2和R= Tl/ Τ2可得出自然氣候老化試驗(yàn)和人工加速老化試驗(yàn)間的時(shí)間性系數(shù)R ;繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至復(fù)合材料構(gòu)件失效，記錄人工失效時(shí)間Τ3 ；
3)根據(jù)步驟2)中的相關(guān)性系數(shù)R和步驟4)中所得到的人工失效時(shí)間Τ3，并通過(guò)公式R= Tl/ Τ2，可得出復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的自然失效時(shí)間Τ4= R Τ3，代入Τ3的數(shù)據(jù)可計(jì)算得到得出Τ4，即可得出復(fù)合材料構(gòu)件的壽命。以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟 1)在自然氣候老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到ー預(yù)定值時(shí)所需的自然時(shí)間Tl ； 2)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到步驟I)所述預(yù)定值時(shí)所需的人エ時(shí)間T2 ；3)根據(jù)Tl和T2得出自然氣候老化試驗(yàn)和人工加速老化試驗(yàn)間的時(shí)間性系數(shù)R； 4)在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件的人工失效時(shí)間T3； 5)根據(jù)R和T3，確定復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的自然失效時(shí)間T4。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于在步驟2)和/ 或步驟4)中所述的人工加速老化試驗(yàn)包括以下步驟 1)將若干個(gè)復(fù)合材料構(gòu)件置于人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)，并對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件施加拉カ和電壓； 2)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間； 3)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間； 4)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬鹽霧環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間； 5)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬光輻射和淋雨環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間； 6)在人工加速老化試驗(yàn)裝置內(nèi)模擬濕熱環(huán)境，持續(xù)一定時(shí)間； 7)重復(fù)步驟2)至步驟6)的操作，直至復(fù)合材料構(gòu)件性能達(dá)到預(yù)定值或復(fù)合材料構(gòu)件失效。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于所述復(fù)合材料構(gòu)件性能為沖擊強(qiáng)度或拉伸強(qiáng)度或彎曲強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于所述光輻射和淋雨環(huán)境指的是在每2小時(shí)進(jìn)行O. 3小時(shí)淋雨。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于所述一定時(shí)間為4 8小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于相關(guān)性系數(shù)R的公式為R= Tl/ T2。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，其特征在于自然失效時(shí)間T4的公式為T(mén)4= R T3。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合材料構(gòu)件壽命的預(yù)測(cè)方法，本發(fā)明通過(guò)確定自然氣候老化試驗(yàn)與人工加速老化試驗(yàn)間的相關(guān)性系數(shù)R，并在人工加速老化試驗(yàn)中獲得復(fù)合材料構(gòu)件的失效時(shí)間T3，通過(guò)相關(guān)公式的計(jì)算，即可得到復(fù)合材料構(gòu)件在自然氣候老化試驗(yàn)中的失效時(shí)間，即復(fù)合材料構(gòu)件的壽命，使用本發(fā)明方法可縮短試驗(yàn)時(shí)間，節(jié)約試驗(yàn)成本。本發(fā)明可適用于樹(shù)脂型復(fù)合材料構(gòu)件的壽命預(yù)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N33/44GK102654498SQ20121006478
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者吳輝澎, 周建新, 楊元春, 林瑪麗, 王振權(quán), 王春江, 蘇仕瓊, 蔣霓, 謝佐鵬 申請(qǐng)人:常熟風(fēng)范電力設(shè)備股份有限公司, 廣州合成材料研究院有限公司