[发明专利]一种硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法

权利要求书

1.一种硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对硬质泡沫材料进行蠕变试验，得出硬质泡沫材料不同温度条件下的时间-应变曲线实验结果；

步骤2、对不同温度下的时间-应变曲线分别进行垂直移动，得到各温度下只保留蠕变和第一级弹性应变的应变-时间曲线；

在单一温度下的时间-应变曲线，将每一级载荷瞬时的应变去掉，曲线下移，得出去除瞬时应变只保留蠕变和第一级弹性应变的应变-时间曲线；

步骤3、对各温度下只保留蠕变和第一级弹性应变的应变-时间曲线进行重构，得到去除蠕变累积的各单级载荷独立作用下的独立蠕变曲线；

采用幂率函数拟合的方法得到除初始载荷外的其余各级载荷作用下从理论加载起点开始的蠕变曲线，将除第一级以外的其余各级载荷的理论加载起点均移动到时间零点处，并去除掉该级之前的前几级载荷的蠕变累积，即可得到该单级载荷独立作用下的独立蠕变曲线；

步骤4、对已经获得的该单级载荷独立作用下的独立蠕变曲线使用SSM方法进行水平移位，获得材料在参考应力σ₀下的蠕变主曲线；

对各单级载荷独立作用下的独立蠕变曲线进行对数时间轴的处理，并在对数坐标轴上对各条应变曲线后进行水平移位，从而获得材料在参考应力σ₀下的蠕变主曲线；

步骤5、将材料在不同温度下参考应力都为σ₀的蠕变主曲线进行TTSP的水平移动获得某一恒定参考温度下，参考应力为σ₀的时间范围内的材料蠕变主曲线；

将得到不同温度下参考应力σ₀下的蠕变主曲线放在同一在对数坐标轴上，并将一系列不同温度下的较短时间范围内的材料力学特性试验曲线进行移位叠加，获得某一恒定参考温度下的较宽时间范围内参考应力作用下的材料力学特性主曲线。

2.根据权利要求1所述的硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法，其特征在于，步骤4中水平移位的多少由移位因子α_σ决定，移位因子α_σ为蠕变过程的在试验应力条件下的时间与参考应力下的时间之比，移位因子α_σ根据下式获得：

其中V^*为应力系数，与活化体积相关、k_B为Boltzmann常数、T为绝对温度σ为试验应力、σ₀为参考应力。

3.根据权利要求2所述的硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法，其特征在于，所述移位因子α_σ的计算过程为：

利用Eyring方程推出应变率关系：

其中，V^*为应力系数，与活化体积相关，U为活化能，N_A为Avogadro常数，为试验应力水平下的应变率，为参考应力水平下的应变率，R为通用气体常数，T为绝对温度，σ为试验应力；

根据上式得到在相同温度下应力水平σ₁下的应变率与应力水平σ₂下的应变率之比，即

进而得在对数轴上水平移动距离的大小d关于移位因子α_σ的关系式。

4.根据权利要求1所述的硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法，其特征在于，步骤5中水平移位的多少由移位因子φ_T决定，移位因子φ_T为同一蠕变过程在试验温度条件下的松弛时间与参考温度下的松弛时间之比，移位因子φ_T根据下式获得：

其中，C₁＝(B/2.303f₀)、C₂＝f₀/α_T为材料常数、α_T为自由体积分数的热膨胀系数、B为材料常数、f₀为材料在参考温度T₀下的自由体积分数、T为实际温度、T₀为参考温度。

5.根据权利要求4所述的硬质泡沫长期蠕变性能加速表征方法，其特征在于，所述移位因子φ_T的计算过程为：

根据Doolittle方程，得到材料的自由体积分数与温度变化关系，即：

f＝f₀+α_T(T-T₀)

其中，α_T为自由体积分数的热膨胀系数，f₀为材料在参考温度T₀下的自由体积分数、T为实际温度、T₀为参考温度；移位因子φ_T＝τ/τ₀＝η/η₀，其中τ₀和η₀分别表示在参考温度T₀下材料的松弛时间和粘度，τ和η分别表示温度为T时材料的松弛时间和粘度，则有：

其中，C₁＝(B/2.303f₀)、C₂＝f₀/α_T为材料常数。