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蒙辛格热老化规则蒙辛格热老化规则（Moncinger Heat Aging Rule）是一种用于评估材料老化性能的方法。
它被广泛应用于工程领域，特别是在材料科学和材料工程中，用于预测材料在高温环境中的性能变化。
1. 背景材料在高温环境中经历热老化过程，会导致材料性能的变化。
热老化可以引起材料的物理性质、化学性质和力学性质的变化，从而影响材料的可靠性和寿命。
因此，研究材料在高温环境中的热老化规律对于设计和选用材料具有重要意义。
2. 蒙辛格热老化规则的原理蒙辛格热老化规则基于材料的老化速率与温度呈指数关系的观察。
根据阿累尼乌斯方程（Arrhenius equation），材料的老化速率可以表示为：k = A * exp(-Ea / (R * T))其中，k是材料的老化速率，A是常数，Ea是活化能，R是气体常数，T是温度。
根据蒙辛格热老化规则，当温度升高10℃时，材料的老化速率将增加大约2倍。
这个规则在很多材料中都得到了验证，并成为了一种实用的工程方法。
3. 应用蒙辛格热老化规则可以应用于各种材料的老化性能评估和寿命预测。
通过测量材料在不同温度下的老化速率，可以根据蒙辛格热老化规则推导出材料在其他温度下的老化速率。
这样就可以预测材料在实际工作温度下的老化情况，从而评估材料的可靠性和寿命。
蒙辛格热老化规则的应用领域广泛，包括但不限于以下几个方面：3.1. 高温环境下的材料选择在高温环境下，材料的老化速率会加快，因此需要选择能够在高温下保持稳定性能的材料。
通过使用蒙辛格热老化规则，可以预测材料在高温环境中的寿命，从而选择适合的材料。
3.2. 电子元器件的可靠性评估电子元器件在高温环境下运行时，会受到热老化的影响，从而导致性能下降或故障。
通过使用蒙辛格热老化规则，可以评估电子元器件在高温环境中的可靠性，从而提前预测和解决潜在的问题。
3.3. 塑料和橡胶制品的寿命预测塑料和橡胶制品在高温环境中容易老化，导致性能下降或失效。
高分子材料的老化及防老化研究【摘要】高分子材料在应用过程中会发生老化现象，影响其性能和使用寿命。
对高分子材料的老化及防老化研究变得至关重要。
本文首先介绍了老化机理的研究，探讨了高分子材料常见的老化方式，并分析了影响老化的因素。
接着讨论了各种防老化方法，包括添加稳定剂、控制材料制备、采用新型防老化技术等。
还介绍了材料老化测试方法，如人工加速老化试验、实地暴露试验等。
展望了高分子材料的老化及防老化研究的前景，提出了未来研究方向和挑战。
通过本文的研究，可以为高分子材料的设计、生产和应用提供一定的指导，促进材料科学领域的发展。
【关键词】高分子材料、老化、防老化、研究、机理、方式、方法、测试、技术、展望、挑战、未来1. 引言1.1 高分子材料的老化及防老化研究的重要性高分子材料在日常生活和工业生产中被广泛应用，如塑料制品、橡胶制品、涂料等，但随着时间的推移，高分子材料会出现老化现象，导致其性能下降，甚至失效。
研究高分子材料的老化及防老化对于延长材料的使用寿命、提升产品质量至关重要。
高分子材料的老化是一个复杂且持续的过程，涉及化学、物理、力学等多方面因素。
了解老化机理有助于预测材料的寿命，并采取相应的防护措施。
分析常见的老化方式如光热氧老化、臭氧老化等，有助于提高材料的抗老化性能。
通过探讨防老化方法，可以有效延缓高分子材料的老化速度，如添加抗氧化剂、紫外吸收剂等。
对材料老化测试方法的介绍和新型防老化技术的研究也是解决老化问题的关键。
展望未来，高分子材料的老化及防老化研究将持续深入，为材料科学领域的发展提供新的思路和突破口，但也面临着挑战，需要不断改进和创新。
2. 正文2.1 老化机理研究高分子材料的老化是指在长期使用或储存过程中，受到外界环境因素的作用而发生结构和性能的逐渐变化的过程。
老化过程是一个复杂的物理化学过程，通常会导致高分子材料的力学性能、光学性能、热学性能等各方面的性能逐渐下降。
了解高分子材料的老化机理是进行防老化研究的基础。
粘胶uv老化测试标准全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：粘胶UV老化测试标准是用于测试粘合剂在紫外线辐射下的抗老化性能的一项重要标准。
在现代工业生产中，各种粘接剂广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域，而这些产品经常会受到紫外线的影响。
为了确保产品的质量和使用寿命，粘胶UV老化测试标准显得尤为重要。
一、粘胶UV老化测试标准的意义粘合剂在日常使用中，经常会遇到紫外线的照射，尤其在户外环境下更是如此。
紫外线会对粘合剂的物理性能和化学性能造成一定的影响，导致粘接剂的失效和降解。
粘胶UV老化测试标准的制定和执行，可以在一定程度上预测粘合剂在实际使用中的性能表现，及时发现问题并加以解决，确保产品质量和安全性。
粘胶UV老化测试标准通常包括以下内容：1. 试样准备：在进行老化测试之前，需对试样进行准备，确保试样的一致性和准确性。
2. 紫外线辐射设备：测试中会使用专门的紫外线辐射设备，模拟真实环境中的紫外线照射，以进行加速老化测试。
3. 老化条件：确定老化测试的时间、温度、湿度等条件，确保测试结果的可比性和准确性。
4. 老化周期：老化测试通常需要进行多个周期的循环测试，以模拟长期使用过程中的紫外线照射情况。
5. 测试方法：确定具体的测试方法和参数，包括粘接强度、粘接剂的物理性能、化学性能等指标的测试方法。
6. 结果评定：根据测试结果，对粘合剂的性能表现进行评定，判断试样的老化程度和性能变化。
粘胶UV老化测试标准广泛应用于各个领域的粘合剂产品中，如汽车、航空航天、建筑等。
通过对粘合剂进行老化测试，可以及时发现产品的品质问题，提高产品的质量稳定性和使用寿命，减少产品在使用过程中的风险。
粘胶UV老化测试标准也可以帮助生产企业提高产品的竞争力，满足顾客的需求，提升品牌形象和市场份额。
四、总结第二篇示例：粘胶UV老化测试标准是评估粘合剂在紫外线照射下的耐候性能的一项重要测试方法。
随着粘接技术在各行业中的广泛应用，粘胶UV老化测试标准的研究和制定也变得越来越重要。
塑料管材的质量标准及检验方法塑料管材是一种用塑料材料制成的管道，主要用于输送和运输液体、气体等物质。
塑料管材具有重量轻、耐腐蚀、绝缘性好等特点，因此在建筑、工程、农业等领域得到广泛应用。
为了确保塑料管材的质量，需要制定相应的质量标准和检验方法。
塑料管材的质量标准包括外观质量、机械性能、化学性能等方面。
首先是外观质量，包括塑料管材的表面应平整、无明显凹、凸、破裂等缺陷；颜色应均匀，无色差等。
其次是机械性能，主要包括拉伸强度、冲击强度、弯曲性能等指标。
拉伸强度是指塑料管材在拉伸状态下能承受的最大拉力，冲击强度是指塑料管材在受到冲击载荷时的抗冲击能力，弯曲性能是指塑料管材在弯曲状态下的变形能力。
此外还需要测试塑料管材的抗静水压力能力、耐热性、耐化学性等化学性能。
塑料管材的检验方法主要包括外观检验、机械性能测试、化学性能测试等。
外观检验可以通过目测的方式进行，检查塑料管材表面是否平整，是否有明显缺陷。
机械性能测试需要使用相应的实验设备，如拉伸试验机、冲击试验机等。
拉伸试验可以测定塑料管材的拉伸强度，冲击试验可以测定塑料管材的冲击强度。
弯曲性能测试可以使用弯曲试验机进行，测试塑料管材在一定条件下的弯曲变形程度。
化学性能测试可以分为抗静水压力测试、耐热性测试和耐化学性测试等。
抗静水压力测试可以使用压力测试机进行，测试塑料管材在一定条件下的抗压能力。
耐热性测试可以通过将塑料管材暴露在高温环境下，观察其热变形情况，以评估其耐热性能。
耐化学性测试可以将塑料管材暴露在各种化学物质中，观察其变化情况，以评估其耐化学性能。
在进行塑料管材的质量检验时，还需要根据具体情况选择合适的检验标准和方法。
目前，国内外已经制定了一系列关于塑料管材的质量标准，如国家标准GB/T 10002、ISO 4427等。
此外，还可以参考相关行业协会或企业内部的标准和方法。
总之，塑料管材的质量标准和检验方法是确保塑料管材质量的重要依据。
通过正确选择和执行合适的检验标准和方法，可以有效地评估塑料管材的质量，确保其在使用过程中的安全性和可靠性。
quv紫外老化标准一、概述QUV紫外老化标准是一种用于评估材料耐候性的重要方法。
该标准通过模拟自然环境中的紫外线、湿度和温度等条件，对材料进行加速老化试验，以评估其耐候性能。
这种测试方法有助于预测材料在不同环境条件下的耐久性和性能退化情况。
二、测试原理QUV紫外老化标准采用紫外光照射样品，模拟阳光中的紫外线对材料的破坏作用。
同时，通过控制温度和湿度条件，模拟自然环境中的变化。
在规定的时间内，对样品的性能进行检测，以评估其耐候性能。
三、测试方法1.样品准备：选择待测试的材料制作成样品，尺寸一般不小于50mm×100mm。
样品应平整、光滑，无瑕疵和缺陷。
2.试验条件设置：根据标准要求，设置紫外光照射强度、温度和湿度等条件。
其中，紫外光照射强度分为多种等级，如0.1W/m2、0.3W/m2、0.5W/m2等，根据材料类型和测试需求选择合适的等级。
温度范围为室温至50℃，湿度范围为40%至95%。
3.样品放置：将准备好的样品放置在QUV紫外老化试验箱内，确保样品表面与紫外光源保持一定的距离，以避免直接照射导致过热或变形。
4.测试过程：根据设定的试验条件，对样品进行一定时间的照射。
一般而言，试验周期为几天至数周不等，具体取决于材料类型和测试需求。
在测试期间，定期观察样品的外观变化和性能退化情况。
5.结果评估：根据样品的性能退化程度，对材料的耐候性能进行评价。
通常包括外观变化、力学性能下降、颜色变化等方面。
根据测试结果，可以评估材料在不同环境条件下的耐久性和适用性。
四、应用领域QUV紫外老化标准广泛应用于塑料、涂料、橡胶、纤维和复合材料等材料的耐候性能评估。
通过对材料的耐候性能进行评估，可以预测材料在不同环境条件下的使用寿命和性能表现，为产品设计、生产和应用提供重要的参考依据。
五、结论QUV紫外老化标准是一种重要的材料耐候性能评估方法。
通过对材料进行加速老化试验，可以模拟自然环境中的紫外线、湿度和温度等条件对材料的破坏作用，以评估其耐候性能。
（橡胶）高分子老化测试的7种方法和老化测试标准什么是老化试验？老化试验主要是指针对橡胶、塑料产品、电器绝缘材料及其他材料进行的热氧老化试验；或者针对电子零配件、塑化产品的换气老化试验。
老化试验又分为温度老化、阳光辐照老化、加载老化等等高温老化一般分几个等级进行，工业的一般用70度，4个小时，15度一个等级，一般有40度、55度、70度、85度几个等级，时间一般都是4个小时。
根据老化试验产品的多少分为2种方法测试1、老化箱主要针对塑胶产品，而且数量和体积不很大的产品比较实用。
2、老化柜或是老化房主要针对高性能电子产品（如：计算机整机，显示器，终端机，车用电子产品，电源供应器，主机板、监视器、交换式充电器等）仿真出一种高温、恶劣环境测试的设备，是提高产品稳定性、可靠性的重要实验设备、是各生产企业提高产品质量和竞争性的重要生产流程，该设备广泛应用于电源电子、电脑、通讯、生物制药等领域。
七大老化试验方法目前，研究高分子材料的老化试验方法有很多，主要包括气候老化试验，紫外老化试验，臭氧老化试验，热空气老化试验，高低温交变老化试验，湿热老化试验，介质老化试验，盐雾老化试验等。
1、气候老化试验所谓气候老化试验就是将高分子材料试验样品暴露于大气环境条件下，从而获得材料样品在大气环境暴露下的老化规律，对高分子材料的性能进行分析，并预测其使用寿命的一种研究方法。
气候老化试验又可以分为两种：其中一种便是自然暴露试验，即将高分子材料试验样品暴露于真实的大气环境下，以获得材料在真实环境下的老化行为，这种老化试验方法所获得的老化信息最为准确，是获得高分子材料老化行为的最为有效的方法，但是这种试验方法周期时间太长，费时费力。
在美国的佛罗里达州、中国的万宁、漠河以及武汉等地都有人进行过为期超过一年的大气暴露试验。
另外一种便是人工气候老化试验，人工气候老化试验即是指人通过在室内对真实大气环境条件进行模拟或者是加强某一环境因素以在短时间内获得材料老化行为的老化试验方法，这又被称为人工模拟老化或者人工加速老化。
1）老化的原因主要是由于结构或组分内部具有易引起老化的弱点，如具有不饱和双键、支链、羰基、末端上的羟基，等等。
外界或环境因素主要是阳光、氧气、臭氧、热、水、机械应力、高能辐射、电、工业气体（如、、、等）、海水、盐雾、霉菌、细菌、昆虫，等等。
从结构上的原因来说，聚乙烯比聚四氟乙烯容易老化，因为C—F键的键能比C—H键的键能大，它起着保护碳链的作用。
聚丙烯不如聚乙烯耐老化，这是因为聚丙烯的碳链上有甲基，甲基碳原子上的氢原子比较容易脱去。
由于聚酰胺链上有羧基，聚酯纤维中的酯键容易水解，因此也容易老化。
又如二烯烃聚合的橡胶中含C=C双键，容易发生热氧老化、光氧老化、臭氧老化。
由于橡胶常在应力条件下使用，比较容易发生臭氧龟裂，因此臭氧老化是橡胶老化的主要原因。
氯丁橡胶由于含有吸电子基的氯原子，因而较耐老化。
聚合物由于结构上的弱点而在一定外界条件下发生的各种老化现象如前所述。
有的聚合物没有上述情况也会发生老化，如受到辐射特别是高能辐射时，化学键就会发生断裂，即使是近紫外光辐射也能足够打开一般的单键（C—H、O—H那样的强键除外）。
（2）防止老化的措施从发生老化的原因来看，一个主要原因是在高分子结构本身。
因此，改善高分子的结构以提高老化的能力是很重要的。
例如，橡胶在硫化以后，依然存在着不饱和双键，而橡胶制品在使用时又难于避免日光、氧气、臭氧等的侵蚀，所以人们研究合成新的品种就应避免或大大减少橡胶的高分子链上的双键。
当纳塔①等人用络合催化剂定向聚合了聚乙烯以后，他们就预测可以用乙烯和丙烯两种单体经共聚制成弹性体，后来，果然合成了二元乙两橡胶，乙丙橡胶区别于其他合成橡胶在结构上的一大特点就是主链中不含双键，完全饱和，使它成为最耐臭氧、耐化学品、耐高温的耐老化橡胶。
但是，乙丙橡胶也带来聚二烯橡胶所没有的缺点，如硫化速率慢，不易跟金属粘合等。
于是人们又研究在乙丙橡胶上接上易硫化的第三单体，以提高硫化速率。
目前，乙丙橡胶已成为合成橡胶中有发展前途的一个品种。
uv老化测试标准UV老化测试标准。
UV老化测试是指利用紫外线模拟设备，对材料进行人工老化测试，以模拟自然环境中长期暴露于紫外线照射的情况。
这种测试方法可以帮助我们评估材料的耐候性能，预测材料在户外环境中的使用寿命，从而指导产品的设计和材料的选择。
在进行UV老化测试时，需要遵循一定的测试标准，以确保测试结果的可靠性和准确性。
首先，对于不同类型的材料，应选择相应的测试标准进行UV老化测试。
例如，对于塑料材料，可以采用ASTM G154标准进行测试；对于涂料和涂层材料，可以采用ISO 4892-3标准进行测试；对于纺织品，可以采用ISO 105-B02标准进行测试。
选择合适的测试标准是确保测试结果准确性的关键。
其次，进行UV老化测试时，需要严格控制测试条件，包括紫外线照射强度、温度、湿度等。
这些条件的控制对于测试结果的准确性至关重要。
在测试过程中，应定期检查和记录测试条件，确保测试过程中条件的稳定性和一致性。
另外，进行UV老化测试时，还需要制定详细的测试方案和测试周期。
测试方案应包括测试样品的准备、测试条件的设定、测试周期的安排等内容。
测试周期应根据材料的使用环境和预期寿命进行合理安排，以保证测试结果的可靠性。
在进行UV老化测试时，还需要对测试样品的选择和制备进行严格要求。
测试样品应代表实际使用环境中的材料，制备过程应符合相关标准要求。
在测试过程中，应对测试样品的外观、物理性能、化学性能等进行全面的评估和记录。
最后，在进行UV老化测试后，需要对测试结果进行分析和评估。
分析和评估的内容包括材料的颜色变化、表面粗糙度、拉伸性能、耐磨性能等。
通过对测试结果的分析和评估，可以得出材料的耐候性能，并据此指导产品的设计和材料的选择。
总之，UV老化测试标准的制定和执行对于评估材料的耐候性能、预测材料的使用寿命具有重要意义。
遵循相关的测试标准，严格控制测试条件，制定详细的测试方案和测试周期，严格要求测试样品的选择和制备，以及对测试结果进行全面的分析和评估，是确保UV老化测试结果准确可靠的关键。
astm标准加速寿命测试
ASTM标准加速寿命测试是一种用于评估材料或产品在短时间内遭受环境腐蚀、老化等因素的能力的测试方法。
ASTM国际标准组织制定了一系列的加速寿命测试标准，其中常用的包括ASTM D1149、ASTM D2240、ASTM G155等。
ASTM D1149标准是用于评估橡胶和橡胶制品耐氧化、耐温度变化、耐光照等因素的能力。
该标准将样品置于恶劣的环境条件下，如高温、湿度、氧气浓度等，并进行一段时间的测试，以模拟实际使用条件下的老化情况。
ASTM D2240标准是用于评估弹性材料（如橡胶、塑料等）硬度的测试方法。
该标准确定材料硬度的方法是通过将一个硬度计压入材料表面，并测量硬度计的深度，以确定材料的硬度值。
ASTM G155标准是用于评估材料在紫外辐射下的耐候性能的
测试方法。
该标准模拟了日光灯光谱，并将样品于高温、湿度、光照条件下进行测试，以评估材料的耐候性能。
这些ASTM标准加速寿命测试方法提供了一种快速、准确评
估材料或产品的寿命预测方法，帮助制造商确定产品在实际使用中可能面临的问题，并采取相应的改进措施。
q-sun 等效老化计算q-sun等效老化计算是一种用于预测材料在户外环境中的老化速率和寿命的方法。
它通过模拟太阳辐射、温度、湿度等环境因素对材料的影响，以及材料的光稳定性和耐候性等特性，来评估材料在实际使用中的耐久性和性能变化。
在许多行业中，如建筑、汽车、电子等，材料的耐候性和光稳定性是非常重要的考虑因素。
因此，了解材料在不同环境条件下的性能变化和寿命预测，对于产品设计、材料选择和质量控制都具有重要意义。
q-sun等效老化计算的基本原理是通过对材料在实验室中暴露于模拟太阳辐射下的老化试验，得到材料在不同辐射剂量下的性能退化曲线。
然后，根据实际使用环境中的太阳辐射剂量、温度和湿度等参数，结合材料的光稳定性和耐候性特性，利用等效老化计算方法来预测材料的寿命。
具体来说，q-sun等效老化计算主要包括以下步骤：1. 收集材料的光稳定性和耐候性数据：这些数据通常通过实验室中的老化试验获得，包括材料在不同辐射剂量下的光稳定性指数、抗氧化性能、颜色变化等。
2. 确定实际使用环境参数：根据所在地区的太阳辐射剂量、温度和湿度等数据，确定材料的实际使用环境参数。
3. 计算等效老化时间：利用q-sun等效老化计算公式，将实际使用环境参数和材料的光稳定性和耐候性数据代入计算，得到材料的等效老化时间。
4. 评估材料寿命：根据材料的等效老化时间，结合材料的预期寿命和使用条件，评估材料在实际使用中的寿命和性能变化。
q-sun等效老化计算方法具有以下优点：1. 高效准确：通过模拟实际使用环境和材料的特性，能够快速准确地评估材料的寿命和性能变化。
2. 成本低廉：相比于实际使用环境中的长期暴露试验，q-sun等效老化计算方法不仅时间成本低廉，而且可以节省大量的材料和设备成本。
3. 可重复性好：q-sun等效老化计算方法可以通过标准化的试验程序和计算公式来进行，使得结果具有较好的可重复性和比较性。
4. 应用广泛：q-sun等效老化计算方法可以用于各种不同材料的耐候性评估，如塑料、橡胶、涂层等，适用于多个行业和领域。
塑料老化性能及使用寿命预测的新方法黄 伟1,2,黄大明1,姚起宏1(1.广西大学机械工程学院,广西南宁530004;2.北京航空航天大学固体力学研究所,北京100083)摘 要:提出了利用人工神经网络方法对塑料自然老化性能时间序列进行预测的方法,并建立了计算模型,在此基础上本方法也可对塑料使用寿命进行预测。
实例计算证实了这种方法具有良好的精度。
关 键 词:人工神经网络;塑料老化;材料性能;寿命中图分类号:T Q320.77+3 文献标识码:B 文章编号:1001-9278(2003)06-0056-03A New Method for Predicting Aging Performance and Life Span of PlasticsH UANG Wei1,2,H UANG Da-ming1,YAO Qi-hong1(1.Institute of M echanical Engineering,G uang xi U niversity,Nanning530004,China;2.Institute of Solid M echanics,Beijing U niv ersity of Aeronautics and A stronautics,Beijing100083,China)Abstract:A method for predicting time sequence of natural aging perfo rmance of plastics based on artifi-cial neural netw orks is put fo rw ard and a calculation medol is set up also.The method is also useful fo r predicting the life span of plastics.An example testified the hig h accuracy of the method.Key words:artificial neural netwo rks;plastics aging;property;life span 塑料具有良好的力学性能、电性能、化学性能以及尺寸稳定性能等。
但其最大的缺点是不耐老化,其老化机理非常复杂,老化原因主要有光老化、氧及臭氧老化、生物降解、水降解等等。
由于老化机理的复杂性,目前还难于直接研究各种老化原因引起的力学性能变化,而是通过试验来加以分析研究。
目前的老化试验分为两类,一类是自然老化试验方法,它是直接利用自然环境条件进行的老化试验,另一类是人工加速老化试验方法,它是在实验室利用老化箱模拟自然环境条件的某些老化因素进行老化试验,从而加快材料老化过程,得出试验结果的方法。
由于老化因素多样及老化机理的复杂性,人工加速老化试验尚难代替自然老化试验。
自然老化试验仍是目前最重要和最可靠的老化试验方法。
但这种方法也最费时间,同时费用也相当昂贵,获得的试验数据也很有限。
工程中常采用回归分析对试验数据进行处理,得出回归公式后进行预测。
这种方法要求试验数据具有明显的分布规律,同时,要求具有足够的数据量,因此,在老化性能预测中局限性是相当大的。
收稿日期:2003-01-251 人工神经网络模型人工神经网络理论(Artific ial Neural Network,简称ANN)是近年来国内外的一个前沿研究领域,它可用于预测、分类、模式识别、过程控制等各种数据处理场合。
相对于传统的数据处理方法,它更适合处理模糊的、非线性、含有噪音及模式特征不明确的问题。
人工神经网络理论是在人类对其大脑神经网络认识理解的基础上,人工构造的能够实现某种功能的神经网络。
研究表明:大脑的学习过程就是神经元之间的连接强度随外部激励信息做自适应变化的过程,而大脑处理信息的结果则由神经元的状态表现出来。
人工神经网络就是在生物学中神经网络理论基础上,简化了结构复杂的偏微分方程模型,构成多个神经元互联结构的网络。
具体说人工神经网络就是由多个非常简单的处理单元,彼此间按某种方式连接而形成的信息处理网络,该网络是靠其状态随外部输入信息的动态响应来处理信息的。
这些处理单元,就是人们所说的神经元。
网络的信息处理是由神经元的相互作用实现的。
知识与信息的存储表现为网络元件互联间分布式的物理联系,网络的学习与训练决定于各神经元连接权重的动态演化过程。
第17卷 第6期中 国 塑 料V ol.17,N o.6 2003年6月CHINA PLASTICS Jun,2003用人工神经网络解决问题,要经过两个阶段。
第一阶段是训练和学习阶段。
如果给出某些神经元一定的输入值,总可以在另一些神经元上通过神经元互联的权重和阀值得到一定的输出值。
如果不断调节连接的权重和阀值,使人工神经网络的输入和输出关系逼近实际过程,即让人工实际网络获得实际过程的信息,这就是人工神经网络的学习过程。
第二阶段是正常操作或回忆阶段,就是将需要知道输出的输入送给训练后的网络,网络根据对训练过程的回忆就可以对实际输出进行预测与模拟。
2 塑料自然老化力学性能的人工神经网络预测 本文采用人工神经网络中的BP 网络(即后传播网络:Back Propagation Netwo rk )。
因为BP 网络结果简单,使用方便明了,而且可以解决多数人工神经网络所面临的问题。
BP 神经网络的具体实现过程参见图1所示的BP 网络学习规则流程图。
图1 BP 学习规则流程图Fig .1 T he flow chart for back -propagation netwo rkRobert Hecht -Nielson 映照定理[1]证明了对于任何在闭区间内的一个连续函数都可以用一个隐层的BP 网来逼近,因而一个3层的BP 网络可以完成任意的n 维到m 维的映照。
根据映照定理,可以选择3层的BP 网来建模,其中一个输入层、一个隐含层、一个输出层。
对时间序列值的预测可以采用4个输入单元,2个输出单元的网络模型。
采用隐含层单元数的选择,可以参照Arai 的理论:P -1个隐含单元数是满足任意精度的必要条件,其中P 为样本对数。
本模型中将数据分为4对样本数据,即P =4。
经计算表明,取隐含层单元数为4是合适的。
设塑料自然老化性能时间序列为X 0,X 1,X 2,…,X d ,用这些数据训练神经网络模型。
将X k ,X k +1,…,X k +s 作为第k 个输入样本,相应的教师为:11+exp (-X k +s ) 11+exp (-X k +s +1)其中,k +s +1<n (k =1,2,…,n -s -1,n 为输入层单元数)。
在网络训练达到预定精度后,各个连接单元间的权重与阈值已确定。
可用下式计算隐含层和输出层的输出:z k =f (∑ni =0ωji x i ),y k =f (∑qj =0υkj z j )再计算ln (y n +11-y n +1),则x n +1=ln (11-y n +1-1)即为第n +1个预测值塑料自然老化力学性能的原始试验数据见表1。
构造拉伸强度输入模式对:X 1=(0.188,0.182,0.171,0.148)X 2=(0.182,0.171,0.148,0.139)X 3=(0.171,0.148,0.139,0.133)X 4=(0.148,0.139,0.133,0.123)相应教师模式为t 1=(11+exp (-0.148),11+exp (-0.139))t 2=(11+exp (-0.139),11+exp (-0.133))t 3=(11+exp (-0.133),11+exp (-0.123))t 4=(11+exp (-0.123),11+exp (-0.117))取控制精度e =0.0001,可确定各单元权重和阈值,网络训练结束后得到的预测值如表2所示。
同样的方法可建立断裂伸长率的输入模式对及教师模式,得到的预测值见表3所示。
3 塑料自然老化力学性能预测计算 塑料拉伸强度和断裂伸长率是塑料老化最重要的性能参数,按照GB 3681《塑料自然气候曝露试验方法》试验,得到LDPE 棚模大气自然老化试验结果如表1所示。
表1 LDPE 棚模大气自然老化试验结果T ab .1 The aging test results fo r LDP E greenhouse film老化时间/月36912151821拉伸强度/M Pa 18.818.217.114.813.913.312.311.7 2003年6月中 国 塑 料·57 · 将试验数据代入神经网络模型,在完成模型的建立和训练后,得到表2的计算结果。
表2 拉伸强度预测结果T ab.2 T he predict results for tensile streng th老化时间/月036912151821试验值/M Pa18.818.217.114.813.913.312.311.7预测值/M Pa15.014.013.312.311.4相对误差/%1.360.720.000.00-2.56 从表2中可见,本文对拉伸强度建立的模型,其预测最大相对误差为-2.56%,平均相对误差为0.93%,预测精度是相当好的。
采用同样方法可对断裂伸长率进行建模和预测,结果如表3所示。
表3 断裂伸长率预测结果Tab.3 T he predict results for elongation at break老化时间/月036912151821试验值/%420462442407344303211111预测值/%407344301213110相对误差/%0.000.00-0.660.95-0.90 由表3可见最大相对预测误差为0.95%,平均相对误差为0.50%。
4 使用寿命的预测在使用过程中一般不会发生直接的断裂失效,因而,其使用寿命是以其主要性能的下降率作为依据的。
在某种环境条件下,将所选性能(要选择塑料老化在使用中的主要性能)的数值变化看作是时间的函数,测定性能的变化值,试验继续到性能达到或稍小于相应的临界值(AS TM D3045无载荷塑料热老化推荐实施的方法规定:选择性能下降到其原始值的50%是比较合适的,国标GB9344判断塑料寿命的值,也取性能保持率50%。
)为止,做出性能-时间曲线,从而求出该状态条件下的临界使用时间。
但在自然老化过程中,由于塑料性能下降到50%所需要的时间一般是很长的,因此,要根据已有的试验数据进行外推,求出性能下降到50%所需要的时间作为对使用寿命的预测。
在上节中我们已经建立了在老化过程中塑料力学性能的人工神经网络预测模型,在完成了对模型的训练后,就可以用于其性能的序列预测。
