[发明专利]材料表面动态冰层拉伸粘附强度的测量装置及方法

权利要求书

1.一种材料表面动态冰层拉伸粘附强度的测量装置，其特征在于，包括：工作平台、杯座、气芯和柔性载体，负压装置，气流生成装置，以及第三气道管路和第四气道管路，其中，

所述气芯固定在所述工作平台上，且所述工作平台内设置有与所述气芯相连通的第一气道管路；

所述杯座可拆卸地套设在所述气芯上，且所述杯座内设置有与所述气芯相连通，并贯穿所述杯座上的上表面的第二气道管路；所述杯座底部设置有可与所述气芯螺纹连接的气芯腔室，且所述气芯腔室的顶部与所述第二气道管路的入口相连通；

所述柔性载体覆盖在所述第二气道管路出口处；且所述第二气道管路的出口处设置有与所述柔性载体配合的凹槽，所述柔性载体放置于所述凹槽内，并与所述上表面平齐；

其中，所述负压装置通过所述第三气道管路与所述测量装置中的第一气道管路相连通，所述气流生成装置通过所述第四气道管路与所述测量装置中的第一气道管路相连通；且当所述负压装置抽真空时，所述柔性载体紧贴密封于所述第二气道管路出口处。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述柔性载体为塑料垫片。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述柔性载体为树脂垫片。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述杯座采用蒙皮材料制成。

5.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述凹槽的横截面圆环状。

6.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述柔性载体呈圆形。

7.根据权利要求5或6所述的测量装置，其特征在于，所述柔性载体的厚度与所述凹槽的深度相同。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述负压装置为真空泵。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述气流生成装置为气压机。

10.一种材料表面动态冰层拉伸粘附强度的测量方法，其特征在于，基于根据权利要求1至9中任一所述的测量装置，相应地，所述测量方法包括步骤：

通过所述负压装置抽真空，使得所述测量装置中的柔性载体紧贴密封于所述杯座内的第二气道管路出口处；

将所述测量装置放置于结冰环境中，且所述测量装置中的杯座的上表面与所述结冰环境中的来流方向相对，使得所述结冰环境中的过冷水滴在所述杯座的上表面生成动态冰层；

通过所述气流生成装置产生的气流推动所述柔性载体，使得所述柔性载体沿所述动态冰层的法向推动所述动态冰层，以在所述动态冰层与所述杯座的上表面之间的界面产生法向拉伸力；且

当所述动态冰层脱离所述测量装置中杯座的上表面时，根据所述气流生成装置当前的气流压力计算界面拉伸粘附强度。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述界面拉伸粘附强度的计算公式为：

其中，S为所述杯座上表面的面积；p为动态冰层脱落时气流生成装置所产生的气流压力，s^′为气流生成装置所产生的气流作用于所述柔性载体的面积。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括步骤：

重复上述各步骤，以进行多次测量，并根据多次测量得到的所述动态冰层脱离时的法向拉力计算界面拉伸粘附强度σ：

其中，S为所述杯座的上表面的面积；p为动态冰层脱落时气流生成装置所产生的气流压力，s^′为气流生成装置所产生的气流作用于所述柔性载体的面积，N为测量的次数，N1。