CN104931346A - 一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置及方法。该装置包括：弹簧计、第一金属环、带刻度空心圆柱体、下夹具、上夹具、第二金属环、第三金属环；第三金属环与第二金属环通过第一无弹性连接设备连接；第三金属环设置有环孔和卡槽；第二金属环与上夹具通过第二无弹性连接设备连接；上夹具与下夹具用于固定待测样品；下夹具与第一金属环通过第三无弹性连接设备连接；第三金属环设置在带刻度空心圆柱体的外部的上方；第一金属环设置在带刻度空心圆柱体的外部的下方；上夹具和下夹具设置在带刻度空心圆柱体的内部；弹簧计与第一金属环连接。本发明提供了利用上述装置完成的方法，可以快速、准确的测量不同的弹性材料的拉伸性能。

Description

一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量高弹性材料拉伸性能的装置及方法，特别涉及一种快速的测量高弹性材料拉伸性能的装置及方法，属于石油开采技术领域。

背景技术

近几年关于柔性堵剂的实验与理论研究成为热点，该堵剂主要针对膨体颗粒类堵剂具有吸水膨胀速度快、变形差、膨胀后强度低、易破碎、不利于深部调剖等问题而研制出的一种高弹性颗粒材料。

一般认为这种高弹性颗粒具有超强的形变能力，可任意挤压、拉伸产生形变。该性能保证了高弹性颗粒在高含水油藏大孔道中可产生暂堵、形变和蠕变通过的脉动现象，产生一定的动态沿程流动阻力，从而使注入水从其它孔隙绕流，改变水驱通道，驱替低渗区的剩余油。另外，由于较好的拉伸性与恢复性，高弹性颗粒在运移过程中不易发生剪切破碎，能保持较高的强度，可以说高弹性颗粒的制备及研究，在油田调剖堵水作业中具有重要意义。

目前，评价高弹性颗粒的粘弹性主要在实验室采用万能材料试验机或拉力试验机方法来测量其拉伸性能，但由于该设备操作复杂，耗时费劲、价格昂贵，只有少数研究院校具备测试条件外，一般采油厂不具备条件。

因此，有必要设计出一种操作简单、现场适用的方法和仪器来快速测量高弹性颗粒的拉伸性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置及利用该装置完成的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置的操作简单，携带方便，利用该装置完成的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法可以快速、准确的测量高弹性材料的拉伸性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，该装置包括：弹簧计、第一金属环、带刻度空心圆柱体、下夹具、上夹具、第二金属环、第三金属环；

其中，所述第三金属环与第二金属环通过第一无弹性连接设备连接；

所述第三金属环设置有环孔和卡槽；

所述第二金属环与所述上夹具通过第二无弹性连接设备连接；

所述上夹具和所述下夹具用于固定待测样品；

所述下夹具与所述第一金属环通过第三无弹性连接设备连接；

所述第三金属环设置在所述带刻度空心圆柱体的外部的上方；

所述第一金属环设置在所述带刻度空心圆柱体的外部的下方；

所述上夹具和所述下夹具设置在所述带刻度空心圆柱体的内部；

所述弹簧计与所述第一金属环连接。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，优选地，所述带刻度空心圆柱体的上部设置有基准线。

在发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，设置基准线的目的是为了方便计算实验的拉伸长度。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，优选地，所述上夹具设置在带刻度空心圆柱体的基准线的水平位置。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，优选地，所述带刻度空心圆柱体为透明材料制成的带刻度空心圆柱体。

根据本发明的具体实施方式，选用透明材料制成的带刻度空心圆柱体的目的是便于观察空心圆柱体上的刻度，以清楚的知道待测的高弹性材料的初始长度和拉伸长度。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，优选地，所述带刻度空心圆柱体的材质包括透明塑料或透明玻璃等。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，优选地，所述第一无弹性连接设备、第二无弹性连接设备和第三无弹性连接设备包括钢丝线等。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，第三金属环的卡槽用来卡住第二金属环，卡槽的形状与第二金属环相匹配，以便将其卡住。

本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中，第二金属环穿过第三金属环的环孔，然后固定在卡槽上。

本发明还提供了一种快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，该方法包括以下步骤：

利用上述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置对待测样品进行拉伸试验，记录拉断时的弹簧计的读数和待测样品的长度；

根据所述读数和试样长度计算拉伸强度和断裂拉伸率，完成所述高弹性材料拉伸性能的快速测量。

在本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法中，优选地，利用上述快速测量高弹性材料拉伸性能的装置对待测样品进行拉伸试验时，以恒定速度拉伸待测样品。

在本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法中，优选地，根据σ＝P/(b×d)求得拉伸强度，其中，σ为拉伸强度或抗拉强度，单位为MPa，P为弹簧计读数，单位为N，b为待测样品的宽度，单位为mm，d为待测样品的厚度，单位为mm。

在本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法中，优选地，根据ε＝[(L-L₀)/L₀]×100％求得断裂拉伸率，其中，ε为断裂伸长率，L为试样断裂时长度，单位为mm，L₀为待测样品的初始长度，单位为mm。

在本发明提供的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法中，待测样品制成长方体试样。

利用上述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置完成的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将待测的高弹性材料制成厚度为4.0mm±0.2mm，长度为50.0mm±0.5mm，宽度为10±0.5mm的长方体试样；

步骤二：将快速测量高弹性材料拉伸性能的装置水平放置，将试样一端夹在上夹具上，另一端夹在下夹具上后，上提第二金属环，使第二金属环穿过第三金属环的环孔，并后置于卡槽内，安装好后，校准试样起始位置，使上夹具刚好与基准线对齐，再通过弹簧计挂住第一金属环，使与第一金属环伸直连接的第三无弹性连接设备伸直；

步骤三：以恒定速度向一侧水平拉伸试样，记录拉伸过程中试样的弹簧计读数与拉伸长度；

步骤四：根据σ＝P/(b×d)求得拉伸强度，其中，σ为拉伸强度或抗拉强度，单位为MPa，P为弹簧计读数，单位为N，b为试样宽度，单位为mm，d为试样厚度，单位为mm；

根据ε＝[(L-L₀)/L₀]×100％求得断裂拉伸率，其中，ε为断裂伸长率，L为试样断裂时长度，单位为mm，L₀为试样初始长度，单位为mm，完成所述高弹性材料拉伸性能的快速测量。

本发明的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置的成本低廉、便于携带而且可以进行快速检测；利用上述装置完成的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法的操作方便，可以快速准确的进行检测，并且可以现场适用，通过建立统一标准的试样尺寸和测量操作规程，能够对不同种类的弹性体材料进行拉伸性能评价，具有可比性，适合大批量快速检测与评价。

附图说明

图1为实施例1的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置的结构示意图；

图2为实施例1的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置中第三金属环的结构示意图；

图3为实施例1的拉伸强度-应变关系曲线；

图4为实施例2的拉伸强度-应变关系曲线；

图5为实施例3的拉伸强度-应变关系曲线。

主要附图符号说明

1弹簧计  2第一金属环  3透明带刻度空心圆柱体  4细钢丝绳  5下夹具  6上夹具  7基准线  8第二金属环  9第三金属环  10环孔11卡槽

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例首先提供了一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其结构示意图如图1所示，该装置包括：弹簧计1、第一金属环2、第二金属环8、透明带刻度空心圆柱体3、下夹具5、上夹具6、第三金属环9；其中，第三金属环9与第二金属环8通过细钢丝绳4连接；第三金属环9设置有环孔10和卡槽11，如图2所示；

第二金属环8与上夹具6通过细钢丝绳4连接；下夹具5与第一金属环2通过细钢丝绳4连接；第三金属环9设置在带刻度空心圆柱体3的外部的上方；第一金属环2设置在透明带刻度空心圆柱体3的外部的下方；上夹具6和下夹具5设置在带刻度空心圆柱体3的内部；弹簧计1与第一金属环2连接；透明带刻度空心圆柱体3的上部设置有一圈基准线7，上夹具6设置在透明带刻度空心圆柱体3的基准线7的水平位置；

通过细钢丝绳4和第二金属环8下放，使上夹具6至带刻度空心圆柱体3外，将试样一端夹在上夹具6上，另一端夹在下夹具5上，上提第二金属环8使第二金属环8穿过第三金属环9的环孔10，并后置于卡槽11内。

本实施例还提供了利用上述快速测量高弹性材料拉伸性能的装置完成的快速测量天然橡胶制品拉伸性能的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将天然橡胶制品切割成厚度为4.0mm±0.2mm，长度为50.0mm±0.5mm，宽度为10±0.5mm的长方体试样；

步骤二：将快速测量高弹性材料拉伸性能的装置水平放置，安装好装置后，校准试样起始位置，使上夹具6刚好与基准线7对齐，再通过弹簧计1挂住第一金属环2，使第一金属环2伸直；

步骤三：以20mm/min的速度向一侧水平拉伸试样，记录拉伸过程中试样的弹簧计读数与拉伸长度；

步骤四：根据σ＝P/(b×d)求得拉伸强度，其中，σ为拉伸强度或抗拉强度，单位为MPa，P为弹簧计读数，单位为N，b为试样宽度，单位为mm，d为试样厚度，单位为mm；

根据ε＝[(L-L₀)/L₀]×100％，其中，ε为断裂伸长率，L为试样断裂时长度，单位为mm，L₀为试样初始长度，单位为mm，完成对天然橡胶制品拉伸性能的快速测量，测量结果如图3所示，图3为以本实施例的测试结果中的拉伸强度为纵坐标，以断裂拉伸率(应变)为横坐标绘制的曲线。

由图3可以看出，本实施例的测试结果显示，该天然橡胶制品的断裂伸长率能达到800％，拉伸强度达3.5MPa，具有良好的柔韧性。

实施例2

本实施例提供了快速测量堵水调剖现场使用的橡皮粉拉伸性能的方法，其是利用实施例1的装置完成的，该方法的是将堵水调剖现场使用的橡皮粉加热熔溶冷却后，按照实施例1所述的方法进行测量，测量结果如图4所示。

由图4可以看出，本实施例的测试结果显示，该天然橡胶制品的断裂伸长率能达到100％，拉伸强度达7.5MPa，具有良好的柔韧性。

实施例3

本实施例提供了快速测量调剖堵水现场应用的柔性转向剂拉伸性能的方法，其是利用实施例1的装置完成的，该方法按照实施例1所述的方法进行测量，测量结果如图5所示。

由图5可以看出，本实施例的测试结果显示，该天然橡胶制品的断裂伸长率能达到1600％，拉伸强度达14.7MPa，具有良好的柔韧性。

以上实施例说明，本发明的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置便于携带而且利用本发明的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置完成的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法的操作方便，可以快速、准确的对不同种类的弹性体材料进行拉伸性能评价，具有可比性，适合大批量快速检测与评价。

Claims (10)

1.一种快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，该装置包括：弹簧计、第一金属环、带刻度空心圆柱体、下夹具、上夹具、第二金属环、第三金属环；

其中，所述第三金属环与第二金属环通过第一无弹性连接设备连接；

所述第三金属环设置有环孔和卡槽；

所述第二金属环与所述上夹具通过第二无弹性连接设备连接；

所述上夹具和所述下夹具用于固定待测样品；

所述下夹具与所述第一金属环通过第三无弹性连接设备连接；

所述第三金属环设置在所述带刻度空心圆柱体的外部的上方；

所述第一金属环设置在所述带刻度空心圆柱体的外部的下方；

所述上夹具和所述下夹具设置在所述带刻度空心圆柱体的内部；

所述弹簧计与所述第一金属环连接。

2.根据权利要求1所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其中，所述带刻度空心圆柱体的上部设置有基准线。

3.根据权利要求2所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其中，所述上夹具设置在带刻度空心圆柱体的基准线的水平位置。

4.根据权利要求1或2所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其中，所述带刻度空心圆柱体为透明材料制成的带刻度空心圆柱体。

5.根据权利要求4所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其中，所述带刻度空心圆柱体的材质包括透明塑料或透明玻璃。

6.根据权利要求1所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置，其中，所述第一无弹性连接设备包括钢丝线，所述第二无弹性连接设备包括钢丝线，所述第三无弹性连接设备包括钢丝线。

7.一种快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，该方法包括以下步骤：

利用权利要求1-6任一项所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置对待测样品进行拉伸试验，记录拉断时的弹簧计的读数和试样长度；

根据所述读数和试样长度计算拉伸强度和断裂拉伸率，完成所述高弹性材料拉伸性能的快速测量。

8.根据权利要求7所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，其中，利用权利要求1-6任一项所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的装置对待测样品进行拉伸试验时，以恒定速度拉伸待测样品。

9.根据权利要求7所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，其中，根据σ＝P/(b×d)求得拉伸强度，其中，σ为拉伸强度，单位为MPa，P为弹簧计读数，单位为N，b为待测样品的宽度，单位为mm，d为待测样品的厚度，单位为mm。

10.根据权利要求7所述的快速测量高弹性材料拉伸性能的方法，其中，根据ε＝[(L-L₀)/L₀]×100％求得断裂拉伸率，其中，ε为断裂伸长率，L为待测样品断裂时的长度，单位为mm，L₀为待测样品的初始长度，单位为mm。