[发明专利]一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台及测量方法

权利要求书

1.一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于包括：基台(1)、薄膜固定组件、拉伸调节组件和测量组件；

基台(1)的安装台面为矩形框结构，拉伸调节组件和测量组件均固定安装在所述矩形框结构上，薄膜固定组件安装在拉伸调节组件上，薄膜固定组件用于薄膜的固定，拉伸调节组件用于调整薄膜固定组件的位置，进而调节薄膜的变形，测量组件用于测量出薄膜固定组件的位移量和薄膜变形量，进而得到薄膜张力与变形之间的关系；

所述拉伸调节组件包括滑轮组(6)、固定角盒(7)和滑轨(8)；滑轮组(6)分别固定在所述矩形框结构的长边与短边的中部，用于给薄膜固定组件施加拉伸力，固定角盒(7)分别固定在所述矩形框结构的长边与短边上，用于薄膜固定组件的限位，滑轨(8)安装在所述矩形框结构上，用于薄膜固定组件的横向移动或纵向移动。

2.根据权利要求1所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：所述薄膜固定组件包括两个拉伸横杆(2)和两个拉伸纵杆(10)，薄膜(11)粘接固定在两个拉伸横杆(2)和两个拉伸纵杆(10)上表面，拉伸横杆(2)固定在所述矩形框结构长边的滑轨(8)上，拉伸纵杆(10)固定在所述矩形框结构短边的滑轨(8)上，拉伸横杆(2)在滑轮组(6)施加的拉伸力作用下，沿所述矩形框结构的短边方向移动；拉伸纵杆(10)在滑轮组(6)施加的拉伸力作用下，沿所述矩形框结构的长边方向移动，进而将薄膜拉伸。

3.根据权利要求2所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：所述测量组件包括横向测量尺(3)、安装横梁(4)、法向测量尺(5)和纵向测量尺(9)；安装横梁(4)的两端固定在所述矩形框结构的两个短边上，法向测量尺(5)固定在安装横梁(4)上，用于测量薄膜(11)的法向变形量，纵向测量尺(9)固定在所述矩形框结构的长边中央，用于测量拉伸横杆(2)的纵向位移量，横向测量尺(3)固定在所述矩形框结构的短边中央，用于测量拉伸纵杆(10)的横向位移量。

4.根据权利要求1所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：所述基台(1)的安装面为水平面。

5.根据权利要求3所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：法向测量尺(5)的顶杆垂直向上，且该顶杆位于所述矩形框结构的中心位置，法向测量尺零位时顶杆的顶端面与所述两个拉伸横杆(2)和两个拉伸纵杆(10)的上表面平齐。

6.根据权利要求3所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：横向测量尺零位时横向测量尺(3)的顶杆顶在拉伸纵杆(10)的侧端面上，纵向测量尺零位时纵向测量尺(9)的顶杆顶在拉伸横杆(2)的侧端面上。

7.根据权利要求3所述的一种测量薄膜张力与变形关系的测量平台，其特征在于：拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)的一端均设置有45°倒角，另一端均设置有限位凸台，拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)距离所述矩形框结构的中心位置最近时，相邻的拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)通过45°倒角和限位凸台配合实现限位，此时，两个拉伸横杆(2)和两个拉伸纵杆(10)组成矩形，该矩形的中心与所述矩形框结构的中心重合，拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)均处于拉伸杆零位。

8.一种基于权利要求1～7中任一项所述测量薄膜张力与变形关系的测量平台实现的测量方法，其特征在于步骤如下：

(1)测量面内横向变形时，先将拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)置于零位，横向测量尺(3)和纵向测量尺(9)也处于零位；

(2)利用固定角盒(7)固定拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)位置；

(3)将待测薄膜(11)展开后，薄膜四边分别粘接在拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)的上表面，保证薄膜没有褶皱；

(4)粘接面固化完成后，在与拉伸纵杆(10)相连的滑轮组(6)上分别加载质量块，释放拉伸纵杆(10)一侧的固定角盒，拉伸纵杆(10)在质量块重力作用下发生横向位移，直至与薄膜张力F平衡；

(5)从横向测量尺(3)上读出位移数L3和L4，并计算两者之和L_横；

(6)更换其他质量块，重复步骤(4)-(5)，最终得到薄膜张力与纵向变形之间的关系F-L_横；

(7)测量面内纵向变形时，先将拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)置于零位，横向测量尺(3)和纵向测量尺(9)也处于零位；

(8)利用固定角盒(7)固定拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)位置；

(9)将待测薄膜(11)展开后，薄膜四边分别粘接在拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)的上表面，保证薄膜没有褶皱；

(10)粘接面固化完成后，在与拉伸横杆(2)相连的滑轮组(6)上分别加载质量块，释放拉伸横杆(2)一侧的固定角盒，拉伸横杆(2)在质量块重力作用下发生纵向位移，直至与薄膜张力F平衡；

(11)从纵向测量尺(9)上读出位移数L1和L2，并计算两者之和L_纵；

(12)更换其他质量块，重复步骤(10)-(11)，最终得到薄膜张力与横向变形之间的关系F-L_纵；

(13)测量面外法向变形时，先将拉伸横杆(2)和拉伸纵杆(10)置于零位，纵向测量尺(9)也处于零位；

(14)重复步骤(2)-(4)；

(15)在薄膜(11)中心处施加质量块产生法向压力F_压，薄膜产生法向变形，法向测量尺顶杆发生位移，直至法向压力F_压与薄膜张力F平衡，得出法向变形量L_法；

(16)保持薄膜中心处的质量块不动，依次在与拉伸纵杆(10)相连的滑轮组(6)上添加质量块，法向位移逐渐减小，位移稳定后，依次记录下添加质量块平衡时的法向变形；

(17)按照步骤(16)的方法改变滑轮组(6)上的质量块质量，得到一系列数据点，进而得到法向压力为F_压时的薄膜张力F与法向变形之间的关系F-L_法；

薄膜张力F通过如下公式计算：F＝m*g/L，其中，m为滑轮组(6)上的质量块质量，g为重力常数，L为待测薄膜变形方向上的长度；法向压力F_法为薄膜中心处的质量块重力。