[发明专利]一种测定材料弹性模量的方法

权利要求书

1.一种测定材料弹性模量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、制备或选取由两种待测材料组成的四个软硬相间的仿生材料试件，测量四个试件的摩擦系数；定义两种待测材料分别为弹性模量小的待测软材料A及弹性模量大的待测硬材料B，为了确定某一工况下激光加工得到的待测软材料A及待测硬材料B的弹性模量，采用激光加工方法在同一工况下制备由待测软材料A及同类型待测硬材料B组成的四个不同结构软硬相间仿生材料；测得第一试件的摩擦系数f₁、第二试件的摩擦系数f₂、第三试件的摩擦系数f₃及第四试件的摩擦系数f₄；

步骤二、确定试件中软材料的表面积比c％；采用统计学方法可将软材料实际接触面积A_s与硬材料实际接触面积A_h与软材料的表面积比c％的关系表示为：

其中，A为软硬相间形貌仿生材料表面积，c％为软材料的表面积比，A_s为软材料表面积，A_h为硬材料表面积；

步骤三、计算待测软材料A和待测硬材料B的弹性模量；待测软材料A的弹性模量E_A、待测硬材料B的弹性模量E_B与待测软材料A摩擦系数f_A、待测硬材料B摩擦系数f_B、第一试件摩擦系数f₁、第二试件摩擦系数f₂、第三试件摩擦系数f₃、第四试件摩擦系数f₄、第一试件表面积比c₁％、第二试件表面积比c₂％、第三试件表面积比c₃％、第四试件表面积比c₄％之间的关系可以表示为：

解上式可以得到待测软材料A的弹性模量E_A、待测硬材料B的弹性模量E_B。

2.根据权利要求1所述的一种测定材料弹性模量的方法，其特征在于，当软硬相间的仿生材料试件为点状排列时，即在弹性模量小的待测软材料A上均匀分布着一系列点状的弹性模量大的待测硬材料B，定义硬材料之间的横向距离为a₁，纵向距离为b₁，点状硬材料半径r，根据经验a₁与b₁的范围在1-2mm之间，r的范围在0.1-1mm之间，步骤二中所述的软材料的表面积比c％的计算方法包含以下步骤：

21)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系，根据表面形貌尺寸的关系，局部区域内材料的表面积为a₁b₁，软材料的表面积为a₁b₁-πr²，有：

22)材料的表面积比c％为：

3.根据权利要求1所述的一种测定材料弹性模量的方法，其特征在于，当软硬相间形貌仿生材料为软硬相间条纹状排列时，条纹间距为a₂，条状硬材料的条纹宽度位b₂，根据经验a₂的范围在1-2mm之间，b₂的范围在0.1-1mm之间，步骤二中所述的软材料的表面积比c％的计算方法包含以下步骤：

31)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系；根据表面形貌尺寸的关系，局部区域内材料的宽度为a₂，软材料的宽度为a₂-b₂，有：

32)材料的表面积比c％为：

4.根据权利要求1所述的一种测定材料弹性模量的方法，其特征在于，当软硬相间形貌仿生材料的硬材料为网格状排列时，网格间距为a₃，硬材料的网格宽度的为b₃，根据经验a₃的范围在1-2mm之间，b₃的范围在0.1-1mm之间；软材料的表面积比c％计算方法包含以下步骤：

41)确定软硬材料尺寸与两种材料的配比之间的关系；根据表面形貌尺寸的关系，局部区域内材料的表面积为a₃a₃，软材料的表面积为a₃a₃-(a₃-b₃)(a₃-b₃)；有：

42)材料的表面积比c％为：