[发明专利]测量管材涂层弹性模量的方法

摘要

本发明公开了一种测量管材涂层弹性模量的方法，包括以下步骤：利用缺口环法测得待测复合样品的基体的弹性模量Es；将待测复合样品加工成缺口环试样，缺口位于样品高度的一半处，并对复合样品的缺口环试样进行压缩加载，并记录在线弹性范围内载荷的增加量△P和压缩位移的变化量△δ；利用所推导的Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式，计算出涂层弹性模量Ec与基体弹性模量Es的比值α，然后根据Ec＝αEs，得到涂层的弹性模量Ec。本发明方法操作简单，方便快捷，在管材涂层表面技术工程领域具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

主权项

1.测量管材涂层弹性模量的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用缺口环法测得待测复合样品的基体的弹性模量Es；将待测复合样品加工成缺口环试样，缺口位于样品高度的一半处，并对复合样品的缺口环试样进行压缩加载，并记录在线弹性范围内载荷的增加量△P和压缩位移的变化量△δ；利用Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式，计算出涂层弹性模量Ec与基体弹性模量Es的比值α，然后根据Ec＝αEs，得到涂层的弹性模量Ec，所述Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式为：β1α4+β2α3+β3α2+β4α+β5＝0上式中β1、β2、β3、β4和β5为Es‑△P‑△δ‑α之间解析关系式的各个系数；α为涂层弹性模量Ec与基体弹性模量Es的比值，即所述待测复合样品为带有外侧涂层的管材涂层复合样品时，Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式中各系数分别如下：β1＝(B13‑B7)h2、β2＝(B14‑B8)h2+2Hh(B13‑B7)‑B2B10、β3＝(B13‑B7)H2+(B15‑B9)h2+2Hh(B14‑B8)‑B1B10‑B2B11、β4＝(B14‑B8)H2+2Hh(B15‑B9)‑B1B11‑B2B12、β5＝(B15‑B9)H2‑B1B12；B₅＝B₀B₄+B₀rH‑(2.4ν+2.4)r²、B₆＝B₀B₃+B₀rh、B₇＝B₀h²、B₈＝2B₀Hh‑(2.4ν+1.4)(B₃+hr)、B₉＝B₀H²‑(2.4ν+1.4)(B₄+Hr)、B₁₁＝(4.8ν+4.8)(B₃B₄+rB₃H+rhB₄)、B₁₃＝B₂B₆、B₁₄＝B₁B₆+B₂B₅、B₁₅＝B₁B₅；b为复合样品的缺口环试样的宽度；R和r分别为基体的外径和内径；H为基体的厚度，H＝R‑r；h为外侧涂层的厚度；ν为基体材料的泊松比；或者，所述待测复合样品为带有内侧涂层的管材涂层复合样品时，Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式中各系数分别如下：β1＝(C13‑C7)h2、β2＝(C14‑C8)h2+2Hh(C13‑C7)‑C4C10、β3＝(C13‑C7)H2+(C15‑C9)h2+2Hh(C14‑C8)‑C3C10‑C4C11、β4＝(C14‑C8)H2+2Hh(C15‑C9)‑C3C11‑C4C12、β5＝(C15‑C9)H2‑C3C12；C₆＝C₀C₁+C₀r_ch、C₇＝C₀h²、C₈＝2C₀Hh‑(2.4ν+1.4)(C₁+r_ch)、C₉＝C₀H²‑(2.4ν+1.4)(C₂+Hr_c)、C₁₁＝(4.8ν+4.8)(C₁C₂+r_cC₁H+r_chC₂)、C₁₃＝C₄C₆、C₁₄＝C₃C₆+C₄C₅、C₁₅＝C₃C₅；其中，b为复合样品的缺口环试样的宽度；R和r分别为基体的外径和内径；H为基体的厚度，H＝R‑r；h为内侧涂层的厚度，rc为内侧涂层的内径，rc＝r‑h；ν为基体材料的泊松比，或者，所述待测复合样品为带有双面涂层的管材涂层复合样品时，Es‑△P‑△δ‑α之间的解析关系式中各系数如下：D₃＝h₁+h₂、D₄＝H、D₇＝D₀D₁+D₀D₃r_c、D₈＝D₀D₂+D₀D₄r_c、D₁₁＝2D₀D₃D₄‑(2.4ν+1.4)(D₁+D₃r_c)、D₁₄＝(4.8ν+4.8)(D₁D₂+D₂D₃r_c+D₁D₄r_c)、D₁₆＝D₅D₇、D₁₇＝D₅D₉+D₆D₇、D₁₈＝D₆D₉；其中，b为复合样品的缺口环试样的宽度；R、r分别为基体的外径和内径，H为基体的厚度，H＝R‑r；h1、h2分别为外侧涂层和内侧涂层的厚度；rc为内侧涂层的内径，则rc＝r‑h2；Rc为外侧涂层的外径，则Rc＝R+h1；ν为基体材料的泊松比。