一种橡胶材料与基材之间的结合失效检测装置及检测方法与流程

本发明涉及橡胶检测，具体为一种橡胶材料与基材之间的结合失效检测装置及检测方法。

背景技术：

1、橡胶与基材的结合是一个在多个行业中非常重要的项目，尤其在制造业中。这涉及到如何将橡胶与基材有效地结合，以提高产品的性能和耐用性。其中橡胶是一种高弹性的聚合物材料，天然来源的橡胶主要从橡胶树上采集的乳液中提取，而合成橡胶则是通过化学合成的方式制成。橡胶的主要特点是其优异的弹性，能在受力后恢复原形。橡胶用途广泛，包括轮胎、密封件、防震部件等。基材是指任何与橡胶结合使用的材料，可以是金属、塑料、纺织品等。基材的选择取决于最终产品的应用需求，比如强度、韧性、耐热性或电导性等。在桥梁系统中，支座是桥梁系统中的一种重要部件，其是连接桥梁上部结构以及下部结构的关键部分，其中橡胶支座性能良好，能够满足梁端转动，此外还具备较大的剪切变形等。

2、然而，橡胶支座在使用过程中，随着使用时间的增加，其性能势必会发生一定变化，并导致橡胶与支座基材之间的结合紧密程度产生一定的变化，结合紧密程度差，会导致橡胶与基材之间产生松动、偏移，具有一定的危险性，因而评判橡胶与基材之间的结合紧密度是非常重要的。

3、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种橡胶材料与基材之间的结合失效检测装置及检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种橡胶材料与基材之间的结合失效检测方法，具体步骤包括：

4、s1、设定老化测试参数，对n个圆形橡胶置于老化箱内进行老化测试，记录每小时的圆形橡胶表面摩擦系数平均值、平均半径、平均厚度；

5、s2、对老化测试参数进行预处理，生成等效时间表达式；

6、s3、对圆形橡胶表面摩擦系数平均值和老化时间进行相关性分析，通过最小二乘法生成老化摩擦系数，所述老化摩擦系数用于反映圆形橡胶随时间而老化后的表面摩擦系数；

7、s4、对老化测试的圆形橡胶的平均半径、平均厚度进行预处理，生成体积系数，所述体积系数用于反映圆形橡胶老化测试时随时间而老化变化的体积值；

8、s5、对经过老化测试的圆形橡胶体积系数和初始体积进行预处理，生成橡胶老化体积变化系数，所述橡胶老化体积变化系数用于反映圆形橡胶随时间而老化的体积值变化程度；

9、s6、对橡胶老化体积变化系数和老化摩擦系数进行预处理，生成橡胶-基材结合老化影响评价指数，所述橡胶-基材结合老化影响评价指数用于反映橡胶与基材之间的结合紧密程度；

10、s7、将橡胶-基材结合老化影响评价指数与结合阈值进行比对，输出橡胶与基材的结合紧密度等级。

11、进一步地，所述s1中，n不小于10，所述圆形橡胶的半径为10厘米，厚度为5厘米，所述老化测试参数包括测试温度和老化时间，测试温度为100摄氏度，老化时间为100小时。

12、进一步地，所述s2中，根据阿累尼乌斯公式可得：

13、

14、其中t为老化时间，t为测试温度，a为常数项，e为表面活化能，r为摩尔气体常数，圆形橡胶在等效温度t1下的等效老化时间为t1，圆形橡胶在老化温度t2下的老化时间为t2，对等效温度t1、等效时间t1、老化温度t2、老化时间t2和等式：进行相关性分析，生成等效时间t1的表达式，如下：

15、

16、其中，老化温度t2为100摄氏度，等效温度t1为20摄氏度，根据老化时间t2即可输出等效时间t1。

17、进一步地，老化测试时，老化时间t2的取值为1、2、3、…、n小时，n不小于50，设定摩擦系数函数式：

18、

19、其中，μ为橡胶表面的摩擦系数，a、b、c为常数项，t2为老化时间，根据老化时间-每小时的圆形橡胶摩擦系数平均值散点图，通过最小二乘法拟合生成a、b、c的数值，对等效时间的表达式和摩擦系数函数式进行相关性分析，将等效时间t1表达式代入摩擦系数函数式，并对时间进行单位换算，生成老化摩擦系数lmx，所依据的公式为：

20、

21、其中，e为自然常数，t为橡胶使用时间，即为等效时间，单位为年，所述等效时间用于反映经过老化测试的圆形橡胶的常温下等效使用时间，所述常温为20摄氏度，α为圆形橡胶摩擦系数影响因子，取值范围为[0.1,0.95]。

22、进一步地，老化测试时，第j小时的平均半径为dj，第j小时的平均厚度为sj，对平均半径和平均厚度进行相关性分析，生成第j小时的体积系数txj，所依据的公式为：

23、txj＝π*dj2*sj

24、其中，π为圆周率。

25、进一步地，所述对圆形橡胶的半径和厚度进行相关性分析，生成圆形橡胶的初始体积v，所依据的公式为：v＝5*102*π。

26、进一步地，对等效时间的表达式、体积系数txj和初始体积v进行相关性分析，生成橡胶老化体积变化系数xtx，所依据的公式为：

27、

28、其中，t为橡胶使用时间，单位为年，β为圆形橡胶摩擦系数影响因子，取值范围为[0.16，1.98]。

29、进一步地，对橡胶老化体积变化系数xtx和老化摩擦系数lmx进行相关性分析，生成橡胶-基材结合老化影响评价指数xjp，所依据的公式为：

30、

31、结合阈值为θ，橡胶-基材结合老化影响评价指数为xjp，当xjp≥θ时，表示橡胶与基材的结合紧密度等级为三级，橡胶与基材的结合紧密置信度为0％；当时，表示橡胶与基材的结合紧密度等级为二级，橡胶与基材的结合紧密置信度为70％；当时，表示橡胶与基材的结合紧密度等级为一级，橡胶与基材的结合紧密置信度为95％。

32、本发明还提供了一种橡胶材料与基材之间的结合失效检测装置，包括安装机构和脱胶测试组件：

33、所述安装机构包括底板、支柱和顶板，所述支柱固定连接于所述底板上，所述顶板固定连接于所述支柱的顶端；

34、所述脱胶测试组件包括电缸、压力传感器保护罩、加硬块、压力传感器、连接板和压头，所述电缸安装于所述顶板的顶部中心，所述电缸的底端输出轴与所述压力传感器保护罩固定连接，所述压力传感器保护罩的底部与所述加硬块固定连接，所述压力传感器设置于所述加硬块的下侧，所述压力传感器安装于所述连接板的顶部，所述压头安装于所述连接板的底部中心，所述压力传感器保护罩的外侧安装有防护块，所述压力传感器滑动连接于所述防护块的内侧壁上。

35、进一步地，所述底板与所述顶板之间固定连接有滑轨，所述滑轨的一侧滑动连接有滑块，所述滑块的一侧焊接有连块，所述连块与所述连接板固定连接。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

37、本发明通过对橡胶与基材之间结合程度方面进行分析，对橡胶侧的性能变化进行针对性检测，通过采集老化测试的橡胶表面的摩擦系数变化与体积变化来进行分析，并对应转换为常温下的有效使用时间，从而对橡胶表面的摩擦系数随时间而变化的量进行相关性分析，生成老化摩擦系数，并通过对老化测试的橡胶的体积上的变化进行相关性分析，生成橡胶老化体积变化系数，本发明进一步对橡胶老化体积变化系数和老化摩擦系数进行综合分析，输出橡胶-基材结合老化影响评价指数，从而评判橡胶与基材的结合紧密度等级。