聚酯增强聚氯乙烯涂层技术织物的人工热老化

本方案可实现对纺织织物进行简化的加速老化试验，并对试验材料的力学性能进行评估。该方法能够在相对较短的时间内确定材料未来的性能特征，这对于从事纺织织物屋面结构设计的结构工程师而言至关重要。为评估粘塑性本构关系，需使用配备软件绳的试验机，并通过引伸计控制来实施恒定应变率试验。

实验开始前，确认已备有配备伸长计和相应软件的测试机，并可使用环境温控箱。将AF9032技术织物卷材展开，在织物表面沿经向平行绘制至少42个300毫米×50毫米的形状，同时沿纬向平行绘制至少42个相同尺寸的形状。在裁剪试样前，使用永久性记号笔在每个试样上标明经向方向。

使用游标卡尺测量试样的厚度，并统计试样短边的线束数量。接着，将热老化箱设定为恒温80摄氏度。当温度接近80摄氏度时，打开箱门，将至少七组试样放入箱内，并尽快关闭箱门，以避免温度下降。

一小时后，使用隔热手套取出参照组试样，随后在接下来的12周内，每隔两周取一次，每周取出一组实验试样。试样从环境箱中取出后，在室温下放置一周。测试前，用永久性记号笔在每个试样中部标记两个相距50毫米的黑点，并在试验机每个夹具中安装两个60毫米的平面夹块。

当四个插入件全部安装到位后，打开设备中的软件，选择专用于拉伸试验的程序。然后在软件中选择起始位置，设置夹具间距为200毫米，并点击“起始位置”按钮，执行200毫米的夹具间距操作。为设置视频引伸计，沿支撑杆移动相机，直至镜头位于试样中间位置。

检查相机镜头是否能在整个实验过程中清晰地观察到试样标记。将校准装置放置在相机前方，选择镜头合适的亮度和焦距。使用夹具固定装置，并在视频引伸计软件的“Targets”窗口中选择正确类型的标记。

使用“比例”选项选择校准程序，并在“比例”窗口中选择校准距离。然后在“目标”窗口中将标记类型更改为“图案”，以使引伸计能够跟踪试样上的标记。当所有材料和设备准备就绪后，在试验机软件中设置试验参数，并将试样沿机器主垂直轴方向放置于夹具中，确保其处于垂直和水平方向。

使用横梁夹具闭合夹头，并在选定的恒定应变率下进行测试，直至每个试样断裂。随后每隔两周重复一次测试，每次使用一组新的样品。在80摄氏度实验结束后，改为每周重复一次90摄氏度下的实验程序。

当所有试样测试完成后，使用绘图软件并结合试样的横截面积，根据材料力学基本公式将记录的力和伸长量增量重新计算为应力-应变关系。然后，绘制经向和纬向试样所得数据的曲线图。为了建立分段线性模型以进行非线性弹性建模，需针对每条试样曲线确定表现出线性或近似线性应力-应变关系的应变范围。

使用绘图软件中的“拟合回归”选项和最小二乘法，确定所选区域内的最佳拟合直线。将切线斜率记为材料在当前方向上的纵向刚度值，其中 I 索引对应材料的当前方向，J 索引为所识别直线的连续编号。当所有参数均确定后，找出各直线之间的交点。

为了进行阿伦尼乌斯外推，应根据当地气象站结果的平均值设定参考温度，并将老化试验中使用的恒温箱温度作为试验温度。然后，利用公式计算反应速率常数，将以外推方式把以周为单位的老化时间换算为年。在本图中，显示了AF9032织物在80摄氏度温度条件下、应变速率为每秒0.0011时，经不同老化时间后测得的经向和纬向的应力-应变曲线。

如观察所示，参考的一小时老化测试与其他老化时间之间的差异通常十分明显。老化时间似乎对经向材料性能的影响不大。相比之下，人工老化样品在纬向的极限抗拉强度明显低于未老化样品。

此外，在填充方向上，当应变超过 0.06 时，所获得的应力-应变曲线呈现出不同的变化趋势。单轴拉伸试验中实测应力-应变曲线的初始线性部分对应于 PVC 技术织物覆盖层的刚度。在 90 度条件下获得的结果可通过简化的阿伦尼乌斯关系外推至实际年份。

经向的硬化参数和纬向的黏度参数也可以计算得出。需要强调的是，对于Bodner-Partom本构关系，必须进行恒定应变率条件下的实验。设备必须能够执行此类操作。

视频引伸计可替换为机械引伸计，并可引入多种本构模型以反映织物材料的性能。该技术可用于不同复合材料的寿命预测。操作高温热腔时需使用隔热手套，且复杂的测试设备应始终谨慎操作。