CN110441231A - 一种用于测量复合材料性能的试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及力学测试技术领域，公开了一种用于测量复合材料性能的试验装置，复合材料包括相互粘合的硅橡胶和环氧树脂，硅橡胶与环氧树脂之间具有粘接面，其特征在于，包括用于存放硅橡胶的第一固定盒和用于存放环氧树脂的第二固定盒，第一固定盒连接有第一拉杆，第一拉杆连接有驱动其沿粘接面平行的方向移动的第一拉力试验机；第一固定盒连接有第二拉杆，第二拉杆插设于硅橡胶，第二拉杆连接有驱动其沿粘接面垂直的方向移动的第二拉力试验机。本发明还提供了一种用于测量复合材料性能的试验方法，能便于测量硅橡胶与环氧树脂之间的剪切力和剥离力。本发明的用于测量复合材料性能的试验装置及试验方法能提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能。
Description
技术领域
本发明涉及力学测试技术领域，特别是涉及一种用于测量复合材料性能的试验装置及试验方法。
背景技术
目前，干式空心电抗器的外表涂覆有环氧树脂，在长期高温、电场和磁场的作用下，环氧树脂的绝缘性能和机械性能逐渐下降，因此，干式空心电抗器在运行振动过程中容易发生开裂的现象，从而导致空气中的水汽和潮气进入电抗器匝间绝缘间隙处，进而造成电抗器匝间绝缘击穿。
市场上已有厂家开始生产具有绝缘包覆的干式空心电抗器，即是在空心电抗器的气道内表面涂覆有硅橡胶材料，通过硅橡胶材料延缓环氧树脂的老化，保证干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能，但是在现实生产中，不同的硅橡胶材料之间的材料性能差异比较大，而用于干式空心电抗器的硅橡胶材料的要求非常高，特别是要求硅橡胶材料与环氧树脂材料之间的剥离力和剪切力要足够大，现有技术中没有对硅橡胶材料与环氧树脂材料之间的剥离力和剪切力进行测量的试验装置，从而不便于提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种用于测量复合材料性能的试验装置及试验方法，以解决现有技术中没有对硅橡胶材料与环氧树脂材料之间的剥离力和剪切力进行测量的试验装置，从而不便于提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于测量复合材料性能的试验装置，所述复合材料包括相互粘合的硅橡胶和环氧树脂，所述硅橡胶与所述环氧树脂之间具有粘接面，其包括用于存放硅橡胶的第一固定盒和用于存放环氧树脂的第二固定盒，所述第一固定盒连接有第一拉杆，所述第一拉杆连接有驱动其沿所述粘接面平行的方向移动的第一拉力试验机；
所述第一固定盒连接有第二拉杆，所述第二拉杆插设于所述硅橡胶，所述第二拉杆连接有驱动其沿所述粘接面垂直的方向移动的第二拉力试验机。
可选的，所述第一固定盒设有若干通孔，若干所述通孔等距均匀设置。
可选的，所述第一固定盒的长度比所述第二固定盒的长度短。
可选的，还包括第一连接块，所述第一连接块的一端与所述第一拉杆固定连接，所述第一连接块的另一端与所述第一拉力试验机可拆卸连接。
可选的，还包括第二连接块，所述第二连接块的一端与所述第二拉杆固定连接，所述第二连接块的另一端与所述第二拉力试验机可拆卸连接。
可选的，所述第一固定盒位于所述第二固定盒的上方。
可选的，所述第一固定盒的材质为不锈钢。
可选的，所述第二固定盒的材质为不锈钢。
为了达到相同的目的，本发明还提供了一种测量复合材料性能的试验方法，应用于如上述所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将存放有所述环氧树脂的所述第二固定盒固定在试验台上；
S2、将所述第一固定盒放置于所述环氧树脂的表面，并且往所述第一固定盒注入所述硅橡胶，随后对所述硅橡胶静置，以使所述硅橡胶固化；
S3、将所述第一拉杆与所述第一拉力试验机相连，所述第一拉力试验机对所述第一拉杆加载，直至存放于所述第一固定盒的所述硅橡胶与存放于所述第二固定盒的所述环氧树脂完全脱离，记录下所述第一拉力试验机在所述硅橡胶与所述环氧树脂脱离时的载荷F1；
S4、重复上述步骤S2，将所述第二拉杆与所述第二拉力试验机相连，所述第二拉力试验机对所述第二拉杆加载，直至存放于所述第一固定盒的所述硅橡胶与存放于所述第二固定盒的所述环氧树脂完全脱离，记录下所述第二拉力试验机在所述硅橡胶与所述环氧树脂脱离时的载荷F2；
S5、试验结束。
可选的，所述步骤S3和所述步骤S4的试验次数为三次。
本发明实施例一种用于测量复合材料性能的试验装置及试验方法与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明实施例的用于测量复合材料性能的试验装置，通过设置第一拉杆和第一拉力试验机，第一拉力试验机能对第一拉杆产生作用力，以驱使第一拉杆带动第一固定盒沿着平行于粘接面的方向移动，进而便于测量硅橡胶与环氧树脂之间的剪切力；通过设置第二拉杆和第二拉力试验机，第二拉力试验机能对第二拉杆产生作用力，以驱使第二拉杆带动第二固定盒沿着垂直于粘接面的方向移动，进而便于测量硅橡胶与环氧树脂之间的剥离力；
本发明实施例还提供了用于测量复合材料性能的试验方法，当需要测量硅橡胶与环氧树脂之间的剪切力时，第一拉力试验机对第一拉杆进行应力加载和拉动，直至硅橡胶与环氧树脂分离，此时工作人员记录第一拉力试验机在硅橡胶与环氧树脂分离时的第一应力载荷，然后根据第一应力载荷与硅橡胶和环氧树脂之间的接触面积的比值，即可得到硅橡胶与环氧树脂之间的剪切力；
当需要测量硅橡胶与环氧树脂之间的剥离力时，第二拉力试验机对第二拉杆进行应力加载和拉动，直至硅橡胶与环氧树脂分离，此时工作人员记载第二拉力试验机在硅橡胶与环氧树脂分离时的第二应力载荷，然后根据第二应力载荷与硅橡胶和环氧树脂之间的接触面积的比值，即可得到硅橡胶与环氧树脂之间的剥离力；
因此，本发明的用于测量复合材料性能的试验装置具有便于测量硅橡胶与环氧树脂之间的剪切力和剥离力的优点，从而便于提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能。
附图说明
图1是本发明实施例的用于测量复合材料性能的试验装置的结构示意图。
图2是本发明实施例的第一固定盒、第一拉杆和第二拉杆的连接结构示意图一。
图3是本发明实施例的第一固定盒、第一拉杆和第二拉杆的连接结构示意图二。
图中，1、硅橡胶；2、环氧树脂；3、第一固定盒；4、第二固定盒；5、第一拉杆；6、第一拉力试验机；7、第二拉杆；8、第二拉力试验机；9、通孔；10、第一连接块；11、第二连接块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1￣3所示，本发明优选实施例提供了一种用于测量复合材料性能的试验装置，复合材料包括相互粘合的硅橡胶1和环氧树脂2，硅橡胶1与环氧树脂2之间具有粘接面，其包括用于存放硅橡胶1的第一固定盒3和用于存放环氧树脂2的第二固定盒4，第一固定盒3位于第二固定盒4的上方，第一固定盒3沿横向方向连接有第一拉杆5，第一拉杆5连接有驱动其沿粘接面平行的方向移动的第一拉力试验机6；
第一固定盒3连接有第二拉杆7，第二拉杆7插设于硅橡胶1，第二拉杆7连接有驱动其沿粘接面垂直的方向移动的第二拉力试验机8。
基于上述设置，本发明实施例的用于测量复合材料性能的试验装置，通过设置第一拉杆5和第一拉力试验机6，第一拉力试验机6能对第一拉杆5产生作用力，以驱使第一拉杆5带动第一固定盒3沿着平行于粘接面的方向移动，进而便于测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切力；通过设置第二拉杆7和第二拉力试验机8，第二拉力试验机8能对第二拉杆7产生作用力，以驱使第二拉杆7带动第二固定盒4沿着垂直于粘接面的方向移动，进而便于测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剥离力；
因此，本发明的用于测量复合材料性能的试验装置具有便于测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切力和剥离力的优点，从而便于提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能。
本实施例中，如图1￣3所示，为了便于硅橡胶1在第一固定盒3的成型，第一固定盒3设有若干通孔9，若干通孔9等距均匀设置，其中，本发明实施例的第一固定孔设有八个通孔9，八个通孔9的面积即为硅橡胶1与环氧树脂2之间的接触面积。
本实施例中，如图1￣3所示，第一固定盒3的长度比第二固定盒4的长度短，在对环氧树脂2与硅橡胶1之间的剪切力进行测量时，第一拉力试验机6通过第一拉杆5带动硅橡胶1相对于环氧树脂2移动。
本实施例中，如图1￣3所示，本发明的用于测量复合材料性能的试验装置还包括第一连接块10，第一连接块10的一端与第一拉杆5固定连接，第一连接块10的另一端与第一拉力试验机6可拆卸连接，第一连接块10能实现第一拉杆5与第一拉力试验机6的快速安装，进而便于环氧树脂2与硅橡胶1之间的剪切力的测量。
本实施例中，如图1￣3所示，本发明的用于测量复合材料性能的试验装置还包括第二连接块11，第二连接块11的一端与第二拉杆7固定连接，第二连接块11的另一端与第二拉力试验机8可拆卸连接，第二连接块11能实现第二拉杆7与第二拉力试验机8的快速安装，进而便于环氧树脂2与硅橡胶1之间的剥离力的测量。
本实施例中，如图1￣3所示，第一固定盒3的材质和第二固定盒4的材质均为不锈钢，从而提高第一固定盒3和第二固定盒4的使用寿命。
为了达到相同的目的，本发明还提供了一种测量复合材料性能的试验方法，应用于如上述所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将存放有环氧树脂2的第二固定盒4固定在试验台上；
S2、将第一固定盒3放置于环氧树脂2的表面，并且往第一固定盒4注入硅橡胶1，随后对硅橡胶1静置，以使硅橡胶1固化；
S3、将第一拉杆5与第一拉力试验机6相连，第一拉力试验机6对第一拉杆5加载，直至存放于第一固定盒4的硅橡胶1与存放于第二固定盒4的环氧树脂2完全脱离，记录下第一拉力试验机6在硅橡胶1与环氧树脂2脱离时的载荷F1；
S4、重复上述步骤S2，将第二拉杆7与第二拉力试验机8相连，第二拉力试验机8对第二拉杆7加载，直至存放于第一固定盒4的硅橡胶1与存放于第二固定盒4的环氧树脂2完全脱离，记录下第二拉力试验机8在硅橡胶1与环氧树脂2脱离时的载荷F2；
S5、试验结束。
步骤S3中，硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切强度通过如下公式进行计算：P1＝F1/S，其中，P1为剪切强度，F1为第一拉力试验机6在硅橡胶1与环氧树脂2脱离时的载荷，S为硅橡胶1与环氧树脂2的接触面积；
步骤S4中，硅橡胶1与环氧树脂2之间的剥离强度通过如下公式进行计算：P2＝F2/S，其中，P2为剥离强度，F2为第一拉力试验机6在硅橡胶1与环氧树脂2脱离时的载荷，S为硅橡胶1与环氧树脂2的接触面积。
为了保证测量结果的误差能在控制范围内，步骤S3和步骤S4的试验次数为三次，环氧树脂2与硅橡胶1之间的剪切力的参考值为三次的测量值的平均值，环氧树脂2与硅橡胶1之间的剥离力的参考值为三次的测量值的平均值。
综上，本发明实施例的用于测量复合材料性能的试验装置，当需要测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切力时，第一拉力试验机6对第一拉杆5进行应力加载和拉动，直至硅橡胶1与环氧树脂2分离，此时工作人员记录第一拉力试验机6在硅橡胶1与环氧树脂2分离时的第一应力载荷，然后根据第一应力载荷与硅橡胶1和环氧树脂2之间的接触面积的比值，即可得到硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切力；
当需要测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剥离力时，第二拉力试验机8对第二拉杆7进行应力加载和拉动，直至硅橡胶1与环氧树脂2分离，此时工作人员记载第二拉力试验机8在硅橡胶1与环氧树脂2分离时的第二应力载荷，然后根据第二应力载荷与硅橡胶1和环氧树脂2之间的接触面积的比值，即可得到硅橡胶1与环氧树脂2之间的剥离力；
因此，本发明的用于测量复合材料性能的试验装置具有便于测量硅橡胶1与环氧树脂2之间的剪切力和剥离力的优点，从而便于提高干式空心电抗器的机械性能和绝缘性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于测量复合材料性能的试验装置，所述复合材料包括相互粘合的硅橡胶和环氧树脂，所述硅橡胶与所述环氧树脂之间具有粘接面，其特征在于，包括用于存放硅橡胶的第一固定盒和用于存放环氧树脂的第二固定盒，所述第一固定盒连接有第一拉杆，所述第一拉杆连接有驱动其沿所述粘接面平行的方向移动的第一拉力试验机；
所述第一固定盒连接有第二拉杆，所述第二拉杆插设于所述硅橡胶，所述第二拉杆连接有驱动其沿所述粘接面垂直的方向移动的第二拉力试验机。
2.如权利要求1所述的用于测量复合材料性能的试验装置，其特征在于，所述第一固定盒设有若干通孔，若干所述通孔等距均匀设置。
3.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，所述第一固定盒的长度比所述第二固定盒的长度短。
4.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，还包括第一连接块，所述第一连接块的一端与所述第一拉杆固定连接，所述第一连接块的另一端与所述第一拉力试验机可拆卸连接。
5.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，还包括第二连接块，所述第二连接块的一端与所述第二拉杆固定连接，所述第二连接块的另一端与所述第二拉力试验机可拆卸连接。
6.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，所述第一固定盒位于所述第二固定盒的上方。
7.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，所述第一固定盒的材质为不锈钢。
8.如权利要求1所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，所述第二固定盒的材质为不锈钢。
9.一种测量复合材料性能的试验方法，应用于如权利要求1￣8任一项所述的用于测试复合材料性能的试验装置，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将存放有所述环氧树脂的所述第二固定盒固定在试验台上；
S2、将所述第一固定盒放置于所述环氧树脂的表面，并且往所述第一固定盒注入所述硅橡胶，随后对所述硅橡胶静置，以使所述硅橡胶固化；
S3、将所述第一拉杆与所述第一拉力试验机相连，所述第一拉力试验机对所述第一拉杆加载，直至存放于所述第一固定盒的所述硅橡胶与存放于所述第二固定盒的所述环氧树脂完全脱离，记录下所述第一拉力试验机在所述硅橡胶与所述环氧树脂脱离时的载荷F1；
S4、重复上述步骤S2，将所述第二拉杆与所述第二拉力试验机相连，所述第二拉力试验机对所述第二拉杆加载，直至存放于所述第一固定盒的所述硅橡胶与存放于所述第二固定盒的所述环氧树脂完全脱离，记录下所述第二拉力试验机在所述硅橡胶与所述环氧树脂脱离时的载荷F2；
S5、试验结束。
10.如权利要求9所述的用于测量复合材料性能的试验方法，其特征在于，所述步骤S3和所述步骤S4的试验次数为三次。
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| Title |
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| ANDERSSON, JOHAN ET AL: ""Properties of Interfaces between Silicone Rubber and Epoxy"", IEEE TRANSACTIONS ON DIELECTRICS AND ELECTRICAL INSULATION, vol. 15, no. 5, 31 October 2008 (2008-10-31), pages 1360 - 1367 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115824770A (zh) * | 2022-12-06 | 2023-03-21 | 西北工业大学太仓长三角研究院 | 一种用于测量复合材料性能的试验工装 |
| CN115824770B (zh) * | 2022-12-06 | 2024-06-11 | 西北工业大学太仓长三角研究院 | 一种用于测量复合材料性能的试验工装 |
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