CN108763842B - 基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，其步骤包括：步骤1，构建自然环境温度‑湿度‑时间试验弦函数；步骤2，构建加速贮存试验曲线；步骤2，根据步骤1和步骤2中的温度‑湿度‑时间函数，利用温度、湿度的耦合规律函数模型确定加速贮存试验时间，根据构建的加速贮存试验曲线和加速贮存试验时间进行加速贮存试验。本发明不仅能够使得加速贮存试验与自然贮存试验之间具有较好的相关性，使得加速贮存试验评价结果与自然环境贮存试验结果基本一致，而且能够加快试验进程，有效缩短试验周期，提高试验效率，适用于长期自然贮存产品的快速评价。
Description
技术领域
本发明属于环境试验领域，具体涉及一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法。
背景技术
在环境试验领域，模拟自然环境规律并对环境因素强化是针对贮存产品开展的关键试验技术，该项试验技术的理想状况是既要能保留自然贮存试验环境的变化特征，保证加速试验与自然贮存之间有较好的相关性，又要能够加快试验进程，缩短试验周期，提高试验效率。
目前，库房贮存产品的贮存试验方式主要有两类，一类是针对人为规定的单一标准贮存环境条件而开展强化加速试验，另一类通过现场自然贮存环境试验。前者虽然能在较短的时间内得到试验结果，但由于只是强化单一的恒定条件试验，不能真实有效地模拟多种气候类型的库房环境因素的综合作用效果，特别是温湿度变化引起产品的性能退化，容易造成欠试验，导致试验结果与实际结果偏差较大；而后者现场自然贮存试验所需要的试验时间较长，试验效率低，特别是对以季度、年度为时段或周期的贮存试验而言，较长的试验时间和较低的试验效率是其致命缺点。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，通过该方法既能够使得加速贮存试验与自然贮存试验之间具有较好的相关性，又能够加快试验进程，缩短试验周期，提高试验效率。
本发明目的是采用如下所述技术方案实现的。
一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，其步骤包括：
步骤1，构建自然环境温度-湿度-时间试验弦函数，具体包括：
构建自然环境温度-时间试验弦函数式[I]，
式中，TZ表示各时刻自然环境温度值(下同)，Tmax表示自然环境温度最大值，Tmin表示自然环境温度最小值，Z表示自然时刻(即产品贮存在自然环境中的时间点，下同)；
构建自然环境湿度-时间试验弦函数式[Ⅱ]，
式中，HZ表示各时刻自然环境湿度值(下同)，Hmax表示自然环境湿度最大值，Hmin表示自然环境湿度最小值，Z表示自然时刻；
步骤2，构建加速贮存试验曲线(函数)，具体包括：
构建加速贮存试验的温度-时间函数式[Ⅲ]，
式中，Tj表示各时刻加速贮存试验温度值，Tmid表示加速贮存试验温度中位值，j表示加速贮存试验时刻(即产品在加速贮存试验中的时间点，下同)；
构建加速贮存试验的湿度-时间函数式[Ⅳ]，
式中，Hj表示各时刻加速贮存试验湿度值，Hmid表示加速贮存试验湿度中位值，j表示加速贮存试验时刻；
步骤3，根据步骤1和步骤2中的温度-湿度-时间函数式，利用温度、湿度的耦合规律函数模型(式[Ⅴ])确定加速贮存试验时间tj
式中，e表示自然常数，tj表示加速贮存试验时间，tZ表示自然时段(即产品在自然环境中的贮存期限或时间)。
根据步骤2和步骤3构建的加速贮存试验曲线(函数)和加速贮存试验时间进行加速贮存试验，即根据式[Ⅲ]、式[Ⅳ]和式[Ⅴ]进行加速贮存试验，如用于橡胶密封圈的加速贮存试验。
本发明不仅能够使得加速贮存试验与自然贮存试验之间具有较好的相关性，使得加速贮存试验评价结果与自然环境贮存试验结果基本一致，经实验证明，采用本发明构建的加速试验模型进行加速贮存试验与自然环境贮存试验结果仅相差不到0.1％，而且能够加快试验进程，有效缩短试验周期，提高试验效率，适用于长期自然贮存产品的快速评价，如在自然环境中需进行为期一年的贮存试验，采用本发明仅需进行为期几天的加速贮存试验即可；采用本发明构建的加速试验模型可表征产品贮存性能与试验时间的对应关系，用于评估检测产品贮存周期；采用本发明构建的加速试验模型可以用来评判产品的合格率，协助产品筛选，先对产品进行加速贮存试验，试验后性能和功能满足技术指标要求的产品属于合格产品，表明其在自然环境下的贮存更为耐久。
附图说明
图1是本发明实施例中构建的加速贮存试验温度-时间曲线(函数)；
图2是本发明实施例中构建的加速贮存试验湿度-时间曲线(函数)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些非本质的改进和调整，均在本发明保护范围内。
实施例1
一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，该方法是利用加速试验原理进行强化自然环境温度及湿度变化，按弦函数规律强化环境温度及湿度变化，将库房贮存产品置于强化后的环境中进行试验。
上述基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，步骤包括：
步骤1，构造自然环境温度-湿度-时间试验弦函数，假设温度和湿度可耦合形成连续的n个应力水平(本发明所述应力水平是指本领域技术人员知晓的温湿度)，且有温度-时间与湿度-时间互为正余弦函数关系，具体包括：
自然环境温度-时间试验弦函数式[I]，
式中，TZ表示各时刻自然环境温度值，Tmax表示自然环境温度最大值，Tmin表示自然环境温度最小值，Z表示自然时刻(即产品贮存在自然环境中的时间点，下同)；
自然环境湿度-时间试验弦函数式[Ⅱ]，
式中，HZ表示各时刻自然环境湿度值，Hmax表示自然环境湿度最大值，Hmin表示自然环境湿度最小值，Z表示自然时刻；
步骤2，构建加速贮存试验曲线(函数)，采用经验分布函数的方法构造得到温度-时间和湿度-时间变化曲线，保持波动幅度不变，保持形状参数不变，通过分析某型橡胶圈全年的自然贮存环境谱，先求得其在自然贮存环境下一个试验周期(1年)内的温度变化幅值，如
ΔT自然＝Tmax自然-Tmin自然＝19.65K
为保持机理不变，保守取整为20K,设定加速贮存试验变化幅值(即式[Ⅲ]中Tmax-Tmin)亦为
ΔT加速＝Tmax加速-Tmin加速＝20K
同理，设定加速贮存试验湿度变化幅值为△H加速＝Hmax-Hmin＝26％；
然后强化加速贮存试验温度(应力)中位值为343.15K，则构建出的加速贮存试验的温度-时间函数式为
式中，Tj表示各时刻加速贮存试验温度值，Tmid表示加速贮存试验温度中位值，j表示加速贮存试验时刻；
同理，强化加速试验湿度(应力)中位值为80％，则构建出的加速贮存试验的湿度-时间函数式[Ⅳ]，
式中，Hj表示各时刻加速贮存试验湿度值，Hmid表示加速贮存试验湿度中位值，j表示加速贮存试验时刻；
于是，根据本实施例步骤2构建一个24(小时)节点的日循环加速贮存试验周期试验参数(见表1)，该参数对应的加速贮存试验温度-时间曲线见图1，对应的加速贮存试验湿度-时间曲线见图2，
表1构建的日循环加速贮存试验周期试验参数
步骤3，根据本实施例步骤1和步骤2中的温度-湿度-时间函数式，利用温度、湿度的耦合规律函数模型确定加速贮存试验时间tj为
式中，e表示自然常数，tZ表示自然时段(本实施例中tZ＝1*365天*24小时＝8760小时)。
为便于进一步理解采用本发明方法构建的加速贮存试验模型，以前述橡胶圈在某库房环境进行的加速贮存试验为例进行说明。
首先准备好可设定动态程序的控温控湿试验箱，将受试的橡胶圈试样用尼龙线(绳)固定于样品架上，放置于试验箱内，确保样品架上的试样与箱侧壁、箱顶和箱底距离均大于10cm。
根据表1中试验参数和步骤3中确定的加速贮存试验时间，在控温控湿试验箱的控制***中预先设定好试验程序，即加速贮存试验循环周期为一天，其中，试验箱内每天第0点的温度为333.2K、相对湿度为93％……，第24点的温度为333.5K、相对湿度为93％；经步骤3计算得到的加速贮存试验时间约为214小时。
启动试验箱开始加速贮存试验，试验过程中定期及试验结束后对试样的外观、性能进行检测，并记录试验结果，对试验箱内的温湿度数据也应定期导出保存，以便进行最终的结果分析。
试验结束后，关闭试验箱，冷却至室温后检测橡胶圈的伸长率，结果为：橡胶圈由原周长42.41cm变为43.08cm，伸长量为0.67cm，伸长率为1.58％。
同时对相同型号橡胶圈试样在重庆某室内环境中开展了为期1年的自然环境贮存试验，结果为：橡胶圈由原周长42.41cm变为43.06cm，伸长量为0.65cm，伸长率为1.533％。
对比可知，采用本发明构建的加速试验模型进行加速贮存试验与在自然环境贮存试验的结果仅相差0.047％，将需要进行为期一年的自然环境贮存试验缩短至为期214小时(8.92天)的加速贮存试验，大幅加快了试验进程，缩短了试验周期，提高了试验效率。
此外，可观察到采用本发明构建的加速试验模型进行加速贮存试验后的橡胶圈试样外观与经自然环境试验后的橡胶圈试样外观无明显变形，试验过程中橡胶圈试样外观也无明显变形。
Claims (2)
1.一种基于弦函数的温湿度耦合加速贮存试验模型构建方法，其特征在于步骤包括：
步骤1，构建自然环境温度-湿度-时间试验弦函数，具体包括：
构建自然环境温度-时间试验弦函数式[I]，
式中，TZ表示各时刻自然环境温度值，Tmax表示自然环境温度最大值，Tmin表示自然环境温度最小值，Z表示产品贮存在自然环境中的时间点或时刻；
构建自然环境湿度-时间试验弦函数式[Ⅱ]，
式中，HZ表示各时刻自然环境湿度值，Hmax表示自然环境湿度最大值，Hmin表示自然环境湿度最小值，Z表示产品贮存在自然环境中的时间点或时刻；
步骤2，构建加速贮存试验曲线，具体包括：
构建加速贮存试验的温度-时间函数式[Ⅲ]，
式中，Tj表示各时刻加速贮存试验温度值，Tmid表示加速贮存试验温度中位值，j表示产品在加速贮存试验中的时间点或时刻；
构建加速贮存试验的湿度-时间函数式[Ⅳ]，
式中，Hj表示各时刻加速贮存试验湿度值，Hmid表示加速贮存试验湿度中位值，j表示加速贮存试验的时间点或时刻；
步骤3，根据步骤1和步骤2中的温度-湿度-时间函数式，利用温度、湿度的耦合规律函数模型式[Ⅴ]确定加速贮存试验时间tj
式中，e表示自然常数，tj表示加速贮存试验时间，tZ表示产品在自然环境中的贮存期限或时间。
2.如权利要求1所述的加速贮存试验模型构建方法在橡胶密封圈加速贮存试验中的应用。
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