橡胶材料吸氢后体积变化测量方法、介质及装置

本申请涉及材料检验，特别涉及一种橡胶材料吸氢后体积变化测量方法、介质及装置。

背景技术：

1、橡胶材料被广泛应用于高压氢气系统中，如高压储氢容器、阀门、氢压缩机的密封部件，输送氢气的橡胶软管和管道，振动减缓器等。氢气与橡胶材料接触后，溶解进入到橡胶材料内部，导致橡胶材料膨胀，体积显著增加。橡胶材料吸氢膨胀后，内部分子结构发生变化，发生力学性能劣化等。这种变化可能导致橡胶材料变得更加脆弱，失去原有的弹性和韧性，从而使其在高压氢系统中的使用寿命缩短，并增加了系统出现泄漏或失效的风险。因此，准确测量膨胀系数可以帮助我们预测橡胶材料在实际应用中的行为，确保其在氢气存储和输送等关键领域的安全性和可靠性。

2、相关技术中，在进行橡胶材料的吸氢后特性检测时，大多只是直接计算待测橡胶材料的最初体积与试验后体积的差值与最初体积的比值，并将该比值作为橡胶的吸氢饱和体积膨胀率。可以理解，在进行橡胶的吸氢试验过程中，在橡胶完成吸氢之后，需要降低试验容器中的氢气压力；而从降低氢气压力开始到完成试验后体积测量需要一定的时间(一般为15分钟左右)；不同橡胶材料的氢扩散系数可存在2个数量级的差距，因此，以上述方式计算橡胶的吸氢饱和体积膨胀率存在较大的误差，导致最终检测结果不准确。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，能够降低橡胶材料吸氢后检测过程中吸氢饱和体积膨胀率的计算误差，提高最终测量结果的准确性。

2、第一方面，本发明实施例提出了一种橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，包括以下步骤：获取待测橡胶试样的初始体积和扩散系数；在试验容器中对所述待测橡胶试样进行静置吸氢，并在静置吸氢时长达到第一预设时长后，对所述试验容器进行氢气快速减压；在所述氢气快速减压完成后进行计时，并在所述计时达到第二预设时长时，对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第一吸氢后体积；基于扩散系数与补偿系数之间的拟合关系，根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的补偿系数，并根据所述补偿系数、所述第一吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的吸氢饱和体积膨胀率。

3、根据本发明实施例的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，首先，获取待测橡胶试样的初始体积和扩散系数；接着，在试验容器中对所述待测橡胶试样进行静置吸氢，并在静置吸氢时长达到第一预设时长后，对所述试验容器进行氢气快速减压；然后，在所述氢气快速减压完成后进行计时，并在所述计时达到第二预设时长时，对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第一吸氢后体积；接着，基于扩散系数与补偿系数之间的拟合关系，根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的补偿系数，并根据所述补偿系数、所述第一吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的吸氢饱和体积膨胀率。从而实现降低橡胶材料吸氢后检测过程中吸氢饱和体积膨胀率的计算误差，提高最终测量结果的准确性。

4、在一些实施例中，该测量方法还包括：基于所述扩散系数与永久体积变化时间之间的拟合关系根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的永久体积变化时间，并根据所述永久体积变化时间对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第二吸氢后体积；根据所述第一吸氢后体积和所述第二吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的永久体积变化率。

5、在一些实施例中，所述补偿系数通过以下公式计算：

6、

7、其中，ξ表示补偿系数，d表示待测橡胶试样的扩散系数。

8、在一些实施例中，所述吸氢饱和体积膨胀率通过以下公式计算：

9、vr1＝ξ×vr2

10、vr2＝(v2-v0)/v0

11、其中，vr1表示吸氢饱和体积膨胀率，v0表示初始体积，v2表示第一吸氢后体积，vr2表示第一吸氢后体积对应的体积膨胀率。

12、在一些实施例中，所述永久体积变化时间通过以下公式计算：

13、

14、其中，t表示永久体积变化时间，d表示待测橡胶试样的扩散系数。

15、在一些实施例中，所述补偿系数通过二维非稳态有限边界扩散模型计算得到。

16、在一些实施例中，所述扩散系数的取值范围为1×10-10m2/s至1×10-8m2/s。

17、第二方面，本发明实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有橡胶材料吸氢后体积变化测量程序，该橡胶材料吸氢后体积变化测量程序被处理器执行时实现如上所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法。

18、根据本发明实施例的计算机可读存储介质，通过存储橡胶材料吸氢后体积变化测量程序，以使得处理器在执行该橡胶材料吸氢后体积变化测量程序时，实现如上所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法；从而实现降低橡胶材料吸氢后检测过程中吸氢饱和体积膨胀率的计算误差，提高最终测量结果的准确性。

19、第三方面，本发明实施例提出了一种橡胶材料吸氢后体积变化测量装置，包括：获取模块，所述获取模块用于获取待测橡胶试样的初始体积和扩散系数；试验模块，所述试验模块用于在试验容器中对所述待测橡胶试样进行静置吸氢，并在静置吸氢时长达到第一预设时长后，对所述试验容器进行氢气快速减压；测量模块，所述测量模块用于在所述氢气快速减压完成后进行计时，并在所述计时达到第二预设时长时，对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第一吸氢后体积；计算模块，所述计算模块用于基于扩散系数与补偿系数之间的拟合关系根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的补偿系数，并根据所述补偿系数、所述第一吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的吸氢饱和体积膨胀率。

20、根据本发明实施例的橡胶材料吸氢后体积变化测量装置，通过设置试验模块用于在试验容器中对所述待测橡胶试样进行静置吸氢，并在静置吸氢时长达到第一预设时长后，对所述试验容器进行氢气快速减压；测量模块用于在所述氢气快速减压完成后进行计时，并在所述计时达到第二预设时长时，对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第一吸氢后体积；计算模块用于基于扩散系数与补偿系数之间的拟合关系根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的补偿系数，并根据所述补偿系数、所述第一吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的吸氢饱和体积膨胀率；从而实现降低橡胶材料吸氢后检测过程中吸氢饱和体积膨胀率的计算误差，提高最终测量结果的准确性。

21、在一些实施例中，所述计算模块还用于基于所述扩散系数与永久体积变化时间之间的拟合关系，根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的永久体积变化时间；所述测量模块还用于根据所述永久体积变化时间对所述待测橡胶试样进行测量，以得到所述待测橡胶试样的第二吸氢后体积，并根据所述第一吸氢后体积和所述第二吸氢后体积计算所述待测橡胶试样的永久体积变化率。

22、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，所述补偿系数通过以下公式计算：

4.如权利要求3所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，所述吸氢饱和体积膨胀率通过以下公式计算：

5.如权利要求2所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，所述永久体积变化时间通过以下公式计算：

6.如权利要求1所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，所述补偿系数通过二维非稳态有限边界扩散模型计算得到；所述二维非稳态有限边界扩散模型的初始浓度为待测试橡胶试样的吸氢饱和浓度值，模型边界浓度为零。

7.如权利要求1所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法，其特征在于，所述扩散系数的取值范围为1×10-10m2/s至1×10-8m2/s。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有橡胶材料吸氢后体积变化测量程序，该橡胶材料吸氢后体积变化测量程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量方法。

9.一种橡胶材料吸氢后体积变化测量装置，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的橡胶材料吸氢后体积变化测量装置，其特征在于，所述计算模块还用于基于所述扩散系数与永久体积变化时间之间的拟合关系，根据所述待测橡胶试样的扩散系数计算对应的永久体积变化时间；

技术总结本发明公开了一种橡胶材料吸氢后体积变化测量方法、介质及装置，其中方法包括：获取待测橡胶试样的初始体积和扩散系数；在试验容器中对待测橡胶试样进行静置吸氢，并在静置吸氢时长达到第一预设时长后，对试验容器进行氢气快速减压；在氢气快速减压完成后进行计时，并在计时达到第二预设时长时，对待测橡胶试样进行测量，以得到待测橡胶试样的第一吸氢后体积；基于扩散系数与补偿系数之间的拟合关系根据待测橡胶试样的扩散系数计算对应的补偿系数，并根据补偿系数、第一吸氢后体积计算待测橡胶试样的吸氢饱和体积膨胀率；能够降低橡胶材料吸氢后检测过程中吸氢饱和体积膨胀率的计算误差，提高最终测量结果的准确性。技术研发人员：施建峰,杨苗苗,郑津洋,陈琪,叶盛,应一鸣受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4