一種測量透明樹脂類材料非同步固化度分布的實驗方法技術

本發明專利技術屬于實驗力學、非接觸光學測量的技術領域，涉及一種測量透明樹脂類材料非同步固化度分布的實驗方法。本發明專利技術采用相干梯度敏感方法實時測量樹脂類透明材料的固化度分布，首先將固化前的透明材料裝入透明容器中，再將該容器放入前后開窗的加熱爐中，然后將該加熱爐放置在相干梯度敏感測量光路下，通過CCD相機實時拍攝由于材料固化度變化引起的干涉條紋，進而獲得此類材料的固化度分布相關信息。本發明專利技術采用的相干梯度敏感技術是光學非接觸測量，和傳統DSC方法相比，不用接觸被測量材料，減少對被測材料固化的干擾以及可以全局監測非同步固化。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于實驗力學、非接觸光學測量的
，涉及一種測量透明樹脂類材 料非同步固化度分布的實驗方法。
技術介紹
復合材料層合板固化殘余應力和變形的經典分析方法隱含地基于一個基本假設： 板內各鋪層的固化熱歷程和固化反應完全同步。在此假設下，采用對稱鋪層設計的層合板 固化后不發生翹曲變形。然而在真實固化過程中，由于板內溫度梯度的存在，各鋪層的同 步固化實際上無法實現，殘余應力和板的變形狀態在很大程度上為具體固化過程所左右。 目前對固化過程，以及板內固化度分布的監測主要依賴DSC方法，該方法需要在待測試樣 中布置傳感器，同時，其測量所得為整體固化度的平均值，所以該方法不能監測材料內部的 非同步固化引起的各處固化不均。因此，亟待開發一種非接觸式全場測量樹脂類材料內部 非同步固化過程以及各處固化度分布的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種測量透明樹脂類材料固化度分布的實驗方法，通過相關 梯度敏感方法，實時監測由于非同步固化引起的固化度分布不均所產生的干涉條紋，進而 對樹脂類材料全場固化度分布進行精確測量。 本專利技術的技術方案如下： 該實驗方法使用的裝置包括激光器、擴束鏡、凸透鏡I、光柵I、光柵II、凸透鏡 II、光闌、CCD相機、計算機；上述的各部件依次組裝；實驗步驟如下： 1)將固化前的被測透明樹脂類材料裝進透明容器中； 2)將步驟1)所述容器放入加熱爐中，固定容器位置，使其在加熱爐中間位置，將 加熱爐放入實驗裝置中凸透鏡I與光柵I之間，并且激光光線能夠照射到； 3)對加熱爐抽真空排除待測材料中的氣泡，加熱爐真空度為小于0. 1個大氣壓， 并保持1小時以上，即被測材料中氣泡已消除； 4)通過加熱爐對待測材料加熱，使待測材料發生固化，加熱溫度根據待測材料固 化條件選擇； 5)通過(XD相機實時記錄由于被測材料固化度變化引起的干涉條紋，并通過計算 機進行存儲； 6)由所得干涉條紋圖像反推被測材料在測量區域內的固化度分布。 所述凸透鏡焦距為10厘米到15厘米為最佳。 所述光柵為60線/mm為最佳。 所述激光器為藍光激光器。 所述(XD相機像素大于800萬像素為最佳。 本專利技術采用的相干梯度敏感技術是光學非接觸測量，和傳統DSC方法相比，不用 接觸被測量材料，減少對被測材料固化的干擾以及可以全局監測非同步固化；對于相干梯 度敏感測量裝置，本專利技術相比傳統裝置采用數字化高速CCD相機代替傳統膠片成像，使得 到的結果更為精確。【附圖說明】 圖1是本專利技術裝置的結構原理示意圖。 圖中：1_激光器、2-擴束鏡、3-凸透鏡I、4_被測材料、5-加熱爐、6-真空泵、7-光 柵I、8_光柵II、9_凸透鏡II、10-光闌、11-CXD相機、12-計算機；【具體實施方式】 下面結合附圖進一步說明本專利技術的具體結構、工作原理、工作過程，但不應以此限 制本專利技術的保護范圍。 圖1是該測量透明樹脂類材料固化度分布裝置的結構原理示意圖。該裝置包括激 光器、擴束鏡、凸透鏡1、被測材料、光柵1、光柵2、凸透鏡2、光闌、CCD相機、計算機；所述的 激光器發出的光通過擴束鏡形成一束相干光源再通過凸透鏡1形成平行光入射到加熱爐， 為待測材料提供平行入射相干光源；待測材料放置于加熱爐中，真空泵與加熱爐相連為加 熱爐提供真空環境；光束通過被測材料后依次通過光柵1、光柵2、凸透鏡2、光闌，通過CCD 相機接收被測材料所形成的干涉條紋，并通過計算機進行存儲和處理。 本專利技術提供的方法包括如下步驟： 1)將固化前的被測透明材料裝進透明容器中； 2)將步驟1)所述容器放入加熱爐中； 3)對加熱爐抽真空排除待測材料中的微小氣泡； 3)將加熱爐放入如權利要求1所述的實驗裝置中； 4)通過加熱爐對待測材料加熱，使待測材料發生固化； 5)通過C⑶相機實時記錄由于被測材料固化度變化引起的干涉條紋； 6)由所得干涉條紋圖像利用下列公式反推被測材料全場的固化度分布： 所述透射相干梯度敏感方法，光程差主要由應力改變導致的試件折射率變化和泊 松效應導致的試件厚度變化兩個因素產生。由于在固化過程中材料未受外力作用，忽略固 化殘余應力，則可以得到材料固化引起的折射率變化引起的干涉條紋為： 其中n(x，z)是材料的折射率，p是光柵節距，A是兩光柵間距，L是試件的厚度， k為條紋級數。兩相鄰條紋的梯度差為： 因此，該實驗裝置的靈敏度可以通過調整p和A來實現。 由于折射率n(x，z)是隨材料固化度a發生變化的，所以其是固化度a的函數， 通過事先對不同固化度下的折射率進行標定便可以通過干涉條紋得到材料各處的固化度 梯度分布。【主權項】1. ，其特征在于：該實驗方 法使用的裝置包括激光器（1)、擴束鏡（2)、凸透鏡I (3)、光柵I (7)、光柵II (8)、凸透鏡 II (9)、光闌（10)、CCD相機（11)、計算機（12);上述的各部件依次組裝；實驗步驟如下： 1) 將固化前的被測透明樹脂類材料裝進透明容器中； 2) 將步驟1)所述容器放入加熱爐中，固定容器位置，使其在加熱爐中間位置，將加熱 爐放入實驗裝置中凸透鏡I與光柵I之間，并且激光光線能夠照射到； 3) 對加熱爐抽真空排除待測材料中的氣泡，加熱爐真空度為小于0. 1個大氣壓，并保 持1小時以上，即被測材料中氣泡已消除； 4) 通過加熱爐對待測材料加熱，使待測材料發生固化，加熱溫度根據待測材料固化條 件選擇； 5) 通過CCD相機實時記錄由于被測材料固化度變化引起的干涉條紋，并通過計算機 (12)進行存儲； 6) 由所得干涉條紋圖像反推被測材料在測量區域內的固化度分布。2. 如權利要求1所述人，其特 征在于：所述凸透鏡焦距為10厘米到15厘米為最佳。3. 如權利要求1所述人，其特 征在于：所述光柵為60線/mm為最佳。4. 如權利要求1所述人，其特 征在于：所述激光器為藍光激光器。5. 如權利要求1所述人，其特 征在于：所述CCD相機像素大于800萬像素為最佳。【專利摘要】本專利技術屬于實驗力學、非接觸光學測量的
，涉及。本專利技術采用相干梯度敏感方法實時測量樹脂類透明材料的固化度分布，首先將固化前的透明材料裝入透明容器中，再將該容器放入前后開窗的加熱爐中，然后將該加熱爐放置在相干梯度敏感測量光路下，通過CCD相機實時拍攝由于材料固化度變化引起的干涉條紋，進而獲得此類材料的固化度分布相關信息。本專利技術采用的相干梯度敏感技術是光學非接觸測量，和傳統DSC方法相比，不用接觸被測量材料，減少對被測材料固化的干擾以及可以全局監測非同步固化。【IPC分類】G01N21/84【公開號】CN104990923【申請號】CN201510355156【專利技術人】馬麗婷, 郝文峰, 陳新文 【申請人】中國航空工業集團公司北京航空材料研究院【公開日】2015年10月21日【申請日】2015年6月24日本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量透明樹脂類材料非同步固化度分布的實驗方法，其特征在于：該實驗方法使用的裝置包括激光器(1)、擴束鏡(2)、凸透鏡Ⅰ(3)、光柵Ⅰ(7)、光柵Ⅱ(8)、凸透鏡Ⅱ(9)、光闌(10)、CCD相機(11)、計算機(12)；上述的各部件依次組裝；實驗步驟如下：1)將固化前的被測透明樹脂類材料裝進透明容器中；2)將步驟1)所述容器放入加熱爐中，固定容器位置，使其在加熱爐中間位置，將加熱爐放入實驗裝置中凸透鏡Ⅰ與光柵Ⅰ之間，并且激光光線能夠照射到；3)對加熱爐抽真空排除待測材料中的氣泡，加熱爐真空度為小于0.1個大氣壓，并保持1小時以上，即被測材料中氣泡已消除；4)通過加熱爐對待測材料加熱，使待測材料發生固化，加熱溫度根據待測材料固化條件選擇；5)通過CCD相機實時記錄由于被測材料固化度變化引起的干涉條紋，并通過計算機(12)進行存儲；6)由所得干涉條紋圖像反推被測材料在測量區域內的固化度分布。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬麗婷，郝文峰，陳新文，
申請(專利權)人：中國航空工業集團公司北京航空材料研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11