[发明专利]一种水凝胶拉伸试样的制备与夹持测试方法

摘要

一种水凝胶拉伸试样的制备与夹持测试方法，属于功能高分子材料与实验力学技术领域。试样通过模具浇注成型，模具为长方形，内腔为哑铃型，沿长度方向分为夹持段、过渡段和标距段，各部分满足一定的尺寸要求，以标距段为中心，左右对称分布，各段横截面为矩形；夹持段和标距段采用弧形过渡连接，用于避免应力集中。制备一对夹持环，预先放置于模具夹持段相应位置。将调配好的水凝胶浇注于模腔内，经固化并脱模后得到带有夹持环的变厚度水凝胶试样，采用试验机配备的夹具夹持，进行拉伸试验操作。本发明能够有效防止水凝胶在夹持部分发生滑动或断裂，同时还方便采用光学应变测量技术进行应变测量，使测试结果更为精确。

主权项

1.一种水凝胶拉伸试样的制备方法，其特征在于以下步骤：第一步，制备浇铸模具(1)采用3D打印或常规机加工成型的方法制备浇铸模具(1)，浇铸模具(1)的外轮廓为长方形，其模腔整体成哑铃型，沿长度方向，依次为夹持段(I)、过渡段(II)、标距段(III)、过渡段(II)、夹持段(I)，以标距段(III)为中心，左右两端为对称结构；所述模腔各部分的横截面均为矩形，夹持段(I)、标距段(III)处的深度、宽度、长度均为常数，过渡段(II)处模腔深度和宽度沿长度方向为弧形过渡变化；所述浇铸模具(1)各部分尺寸参数满足以下要求：所述夹持段(I)处模腔深度不小于标距段(III)处模腔深度的2倍，宽度不小于标距段(III)处模腔宽度的7.5倍，长度不小于标距段(III)处模腔宽度的7.5倍；所述过渡段(II)处模腔长度不小于标距段(III)处模腔长度的1/3，采用弧形过渡，避免应力集中；所述标距段(III)处模腔的深度、宽度和长度满足试验标准；第二步，加工一对夹持环采用3D打印或常规机加工成型方法，加工一对夹持环(3)，外部结构形式为圆柱型，内部结构根据试验机夹具确定；当试验机夹具采用楔形自锁式夹具(4)或对夹式夹具(5)时，夹持环(3)内部为实心结构或空心结构；当采用销钉式夹具(6)时，夹持环(3)采用空心结构，夹持环(3)的内孔直径大于销钉外径；所述夹持环(3)的尺寸满足以下要求：夹持环(3)的高度大于浇铸模具(1)夹持段(I)处的模腔深度；夹持环(3)的外径不小于浇铸模具(1)的标距段(III)宽度的2.5倍；当夹持环(3)内部为空心结构时，其壁厚要求能够保证试验过程中夹持环(3)不被夹具夹坏；第三步，将加工好的两个夹持环(3)预先放置并固定在浇铸模具(1)的夹持段(I)处，夹持环(3)的中心在浇铸模具(1)长度方向的中心线上，夹持环(3)靠近端部的外缘到模腔端部边缘的距离不小于浇铸模具(1)标距段(III)处模腔宽度的3.5倍，夹持环(3)靠近过渡段外边缘距过渡段(II)的边缘距离不小于模腔标距段(III)宽度的1.5倍，夹持环(3)两侧外缘到浇铸模具(1)夹持段(I)处模腔内边缘的距离不小于模腔标距段(III)宽度的2.5倍；第四步，将调配好的水凝胶溶液倒入预置夹持环(3)的浇铸模具(1)内，固化后脱模，得到变厚度并预置夹持环的水凝胶拉伸试样(2)，水凝胶拉伸试样(2)与模腔形状一致。