[发明专利]一种基于液体压力的橡胶体积模量的测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种基于液体压力的橡胶体积模量的测量装置及测量方法，装置由底座、中空圆筒形金属腔体、顶盖、顶盖盖板、压头和压力传感器构成；金属腔体的上、下两端分别与顶盖和底座相连，构成一个能够容纳液体的密闭空间；底座上部设多个突起状顶针16，可将橡胶试件放置在其上。装置结构简单，在测量时，先将金属腔体中充满液体，再通过压头对液体施加压力，间接达到压缩橡胶试件的目的。本发明测量方法是基于液体压力，通过测量液体的压力和试件的体积变化量，就可以得到橡胶的体积模量。测量方法可使橡胶试件被压缩时受力均匀，保证快速、准确地测量橡胶的体积模量，在橡胶超弹性材料测量领域具有较广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于超弹性材料的测试领域，具体涉及一种橡胶体积模量的测量装置及测量方法，特别涉及一种基于液体压力的橡胶体积模量的测量装置及测量方法。

背景技术

随着汽车产业的飞速发展，人们对汽车乘坐的舒适性也提出了更高的要求。为衰减路面和发动机的激励，制造商逐步探索将具有超弹特性的橡胶材料应用于汽车上，例如制造发动机橡胶悬置软垫、排气系统橡胶悬吊、传动轴橡胶支撑、驾驶室橡胶悬置软垫等等。在隔振系统里，橡胶相当于一个弹簧阻尼器，其弹性用来缓和冲击，其阻尼用来衰减振动。体积模量是橡胶等超弹性材料的一个重要性能参数，其定义为橡胶所受的体积压力与橡胶体积变化量之比。

传统测量橡胶等超弹性材料体积模量的方法是将圆柱形橡胶试件放在刚性的金属圆柱筒中，且金属圆筒的内径等于圆柱橡胶试件的外径，再用一个与橡胶试件直径相同的刚性压头对橡胶试件的上表面施加载荷，通过压头在其施加力的方向的位移大小来推算橡胶试件体积的变化，进而通过施加载荷压力与圆柱橡胶体积的变化量之比来计算此橡胶试件体积模量。但是，此种测量方法存在以下缺点：首先，圆柱橡胶试件的外径做不到与金属筒内径完全一致，这样会在金属筒圆柱面与橡胶试件圆柱面之间产生一定的间隙；由于橡胶试件在试验过程中的体积变化量很小，导致这部分间隙占总体积变化量的比重不可忽略，这会使测量结果出现误差。并且，圆柱橡胶试件在压缩过程中会发生径向膨胀，其直径变大，会与金属圆筒产生较大摩擦力，阻碍试件压缩过程的进行，使得靠近压头一端橡胶试件压缩量大，远离压头一端橡胶试件压缩量小。综上所述，传统的测量方法在测量橡胶等超弹性材料体积模量时会产生较大的测量误差，因此如何精准测量还是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术问题的不足，提供一种基于液体压力的橡胶体积模量的测量装置及测量方法，该测量装置是以液体包裹橡胶试件，通过压头对液体施加压力，间接达到压缩橡胶试件的目的；测量时，通过测量液体的压力和试件的体积变化量，就可以得到橡胶的体积模量，该测量方法在橡胶试件被压缩时，受力均匀，从而大大增加了橡胶体积模量测量的准确性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，现结合附图说明如下：

本发明中的流体看成压缩系数和体胀系数很小的可压缩流体，液体的体积模量已知。由于金属腔体3内的流体不涉及到快速流动，所以可以把其看成不考虑黏性的流体模型，即理想流体，由流体微团之间相互作用产生的内摩擦力可以忽略不计，忽略液体高度的变化，可认为在本装置内的液体在各个高度处压力相等。

将橡胶试件4放入金属腔体3内部，注入液体5，让液体充满腔体；旋转压头11，压头11会沿着轴向移动，从而给液体5施加压力。通过压力传感器13实时读取液体的压力值，即橡胶试件4承受的体积压力；通过压头11移动的距离和其横截面积可以算出橡胶试件4的体积变化量，两者的比值即橡胶试件的体积模量。

一种基于液体压力的橡胶体积模量的测量装置，主要由底座1、中空圆筒形金属腔体3、顶盖7、顶盖盖板9、压头11和压力传感器13构成；

所述金属腔体3的上、下两端分别与顶盖7和底座1相连，金属腔体3与顶盖7和底座1构成一个能够容纳液体5的密闭空间，金属腔体3与顶盖7以及金属腔体3与底座1之间分别设有垫片2；