焦散线法对双折射材料断裂性能的研究

提出了双折射材料Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹问题焦散线的形成原理,讨论了μ(=K_I/K_I)及光学各向异性系数ξ对焦散线形状及其几个特征量的影响,得到了双折射材料应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ的求法.以聚碳酸脂、环氧树脂为例,确定了它们在不同裂纹及不同载荷条件下的应力强度因子K_Ⅰ、K_Ⅱ.     

光塑性法基础研究及其应用

光塑性法是基于透明双折射材料受力超过其弹性极限状态时光学图象解释的一种全场方法。本文简要地介绍普通光塑性法的基本原理,对光塑性材料的力学、光学性能进行了测定,并研究聚碳酸酯材料的应变一条纹级数关系,建立了其应变—光学定律,还把本法应用于一个典型例子的研究,获得了满意的结果。     

双折射的等效原理在激光散光法中的应用

1.前言迄今为止,激光散光法中次主应力沿光路转动效应未能获得合理的测试方法,对此本文提出利用等效矩阵原理,使在次主应力转动的情况下测试问题得到妥善的解决。由Jones矩阵原理,可以人为地将三维光弹性模型划分为若干“切片”,每一“切片”又被看做是双折射元件(图1),可以用相应的相位矩阵G(α_k)和旋转矩阵S(θ_k)来表示。当光线由左侧入射到第n“切片”时,其光学效应将是前竹“切片”G(α_k)和S(θ_k)之连乘,且等效于一个新的双折射片再加上一个旋转片。即等效双折射片、经推导证实此等效双折射片将是Babinet-Soleil补偿器,并建立了两者光学参数之间的物理关系,     

液体流动双折射图像的数字图像处理

将数字图像处理应用在液体流动双折射图像中，经过图像预处理后，提取出双折射条纹的光学中心，最后算出平面二维流场的速度分布和速度梯度分布。     

双折射材料初应力的定量研究相移等达因技术的应用

文章提出两种用相移等达因技术对存在于双折射材料内部的初始应力进行定量分析的方法，并以两种常用的双折射材料Ｐ６和Ｈｏｍａｌｉｔｅ１００为例进行了内部初应力的实验研究，给出了材料内部初应力的分布。以上研究说明双折射内部初始应力不容忽视，数字相移等达因技术是双折射材料内部初始应力进行定量分析的有力手段     

人字形切槽短小柱体试样平面应变断裂韧性K_(IC)测试法的再研究

作者对45钢等三种延性金属材料进行了人字形切槽短小柱体平面应变断裂韧性K_(IC)测试法的实验研究.对于这三种延性材料,测试实验结果出现了显著的尺寸效应.分析表明:这种K_(IC)测试法不宜用于这些延性金属材料.     

在非对称加载下不同弹性材料园形界面的裂纹问题

本文运用推广的Schwarz原理,求解了在非对称加载下不同弹性材料园形界面的裂纹问题,得到了封闭形式的解答和应力强度因子K_1、K_2的表达式,并算出了一系列数值结果。两种材料相同时,本文结果与文[4]完全吻合。     

液体双折射方法及其在流场测量中的应用

本文研究了流体双折射的实验方法及双折射液体的基本性质。计论了两种力学—光学关系式之间的一致性。从理论及实验上证实了用流体双折射方法进行二维流场测量的优越性。提出了实验数据的处理方法。给出了几种流场的等色线图。定量分析了两个流场。     

Milling染料的流体双折射特性

利用光学与光谱技术对Milling Yellow染料的流体双折射特性进行了研究.测量了这种染料的流体双折射率随光波长、流速、空间位置的变化以及光轴的方向.为这种染料在流体模型实验中的使用提供了基本数据.     

38Cr MoAl高强度钢KIC值的实验研究

本文用三点弯曲试件对不同a/W值的高强度钢38CrMoAl的临界应力强度因子K_(Ic)值进行了系列的实验研究,实验结果表明:a/W值减小,则材料的K_(IC)值增大.当a/W=0.1时,其K_(lC)值为a/W=0.5的1.2倍.另外,还对a/W值不同时实验中应注意的一些问题,进行了探讨.     

用光弹和光弹贴片法研究爆炸应力波

本文借助于光弹和光弹贴片法及沙丁照相机,用透明的环氧树脂板和带有双折射贴片的大理石板模拟无限平面,研究了炸药爆炸后介质中应力波传播的特征。借助于动态二维应力光学定律和应变光学定律得出了无限平面中炮孔周围应力场的定量分析结果。     

应用磁光效应测量高双折射光纤中应力引起的双折射

基于光纤介质磁光效应而设计的高双折射光纤应力双折射测量方案,其特点是沿光纤长度方向加局部强磁场,通过移动磁场测量应力双折射.具有不破坏光纤保护层、测量结果与光纤是否扭转无关,操作简便,分辨率高等优点.本文给出了测量原理、实验装置和实验结果.     

疲劳裂纹扩展门槛值试验的可靠性分析

本文用30块30CrMnSiA合金铜的CCT试件所测得的ΔK_(th)试验数据检验了随机变量ΔK_(th)的分布特性,确认材料与厚度相同的试件在相同应力比下所测得的ΔK_(th)值基本遵循正态分布。在此基础上对ΔK_(th)试验进行了如下可靠性分析:具有指定可靠度与置信度的ΔK_(th)值,不同材料ΔK_(th)的统计对比,最少试件数。     

平面应变断裂韧度的简易测定装置

一、引言 随着我国国民经济迅速发展,国防工业和国民经济各部门,如原子能、航空、造船、机械制造、石油化工、铁路等,都提出了大量的断裂方面的问题,迫切需要应用线弹性断裂力学的成果进行强度设计,为此就必须测定材料的断裂韧度K_(Ic)。测定K_(Ic)的材料试验机,要求比较精密,而且需配有适合于自动记录仪表的载荷、位移传感器。我们在尚无电子式精密材料试验机的情况下,因陋就简,土法上马,设计了这套简易的K_(Ic)测定装置,并用它进行了一百多次K_(Ic)和J_(Ic)的试验。试验结果表明,这套简易装置符合断裂力学试验的要求。     

K_1、K_2、K_3混合型裂纹问题的光弹性方法求解

导出了用光弹性斜射法求 K_3的理论公式,在此基础上,结合超定法,用一次切片,解决了 K_1、K_2、K_3的混合型裂纹问题的光弹性方法求解,并进行了实验验证.     

双材料微梁阵列非制冷红外成像技术--微梁阵列热变形的光学读出

针对双材料微梁阵列非制冷红外成像技术的光学读出系统,提出了在谱平面上进行刀口滤波将阵列转角转化为像平面上光强变化的高灵敏度测量技术,并对光学探测灵敏度进行了理论分析.利用该光学读出系统在实验中得到了120℃红外物体的热图像.通过对实验结果的分析和图像处理消除噪声技术,得到该系统在成像温度范围的噪声等效温度差(NETD)约为5K,并对系统噪声进行了讨论.     

K_(IC)试验数据的统计处理

本文在分析了按标准试验方法测得的K_(IC)值的分散性产生的原因之后,确认用同种工艺状态、同一取样方向的同种材料制成的同尺寸试样在同一温度下测得的K_(IC)值为随机变量.用大小为43和30的子样分别检验了Lc4与30 CrMnSiNi2A 两种材料上述K_(IC)随机变量的分布特性,认为基本遵循正态分布.利用统计理论估计出取得在90%的置信度下与真值误差小于5%的K_(IC)平均值所需试样数约为4—6.指出在每组K_(IC)试验中用最少试样取得满足上述要求的K_(IC)平均值的具体方法。最后对用三根试样测定的K_(IC)平均值给以统计意义的说明.     

四点剪切试样的应力强度因子K_Ⅱ

测试材料的K_(HC),对于研究复合型断裂准则和进行安全设计都有重要意义.四点剪切试样(图1)是测定K_(HC)的较简单的一种试样.为使裂纹面上的弯距为零,应有     

利用维氏和玻氏压头表征半导体材料断裂韧性

压痕法是测量材料断裂韧性 ($K_{\rm IC})$ 的常用方法之一, 如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式, 是当前面临的一大问题. 因此,在不同载荷下对单晶硅 (111) 和碳化硅 (4H-SiC, 0001面) 这两种半导体材料进行了维氏微米硬度和玻氏纳米压痕实验, 对实验产生的裂纹长度$c$进行了统计分析, 并采用13个压痕公式计算材料的$K_{\rm IC}$, 开展了微米划痕实验, 验证压痕法评估半导体材料$K_{\rm IC}$的适用性. 研究结果表明: 为了消除维氏压痕实验产生的$c$的固有离散性, 需要多次测量取平均值; 裂纹长度与压痕尺寸的比值随压痕载荷的增大而增大; 材料的裂纹类型与载荷相关且低载荷下表现为巴氏裂纹, 高载荷下表现为中位裂纹; 与微米划痕实验得到的单晶硅和碳化硅材料的$K_{\rm IC}$平均值 (分别为0.96 MPa,$\cdot$,$\sqrt{\rm m}$和2.89 MPa,$\cdot$,$\sqrt{\rm m}$) 相比, 在同一压头下无法从13个公式中获得同时适用于单晶硅和碳化硅材料的压痕公式,但在同一材料下可以获得同时适用于维氏和玻氏压头的$K_{\rm IC}$计算公式; 基于中位裂纹系统发展而来的压痕公式更适合用于评估半导体材料的$K_{\rm IC}$, 且维氏压头下的$K_{\rm IC}$与玻氏压头下$K_{\rm IC}$的关系不是理论上的1.073倍, 应为1.13$\pm 压痕法是测量材料断裂韧性(K_(IC))的常用方法之一,如何根据不同的材料、不同的压头选择适合的公式,是当前面临的一大问题.因此,在不同载荷下对单晶硅(111)和碳化硅(4H-Si C, 0001面)这两种半导体材料进行了维氏微米硬度和玻氏纳米压痕实验,对实验产生的裂纹长度c进行了统计分析,并采用13个压痕公式计算材料的K_(IC),开展了微米划痕实验,验证压痕法评估半导体材料K_(IC)的适用性.研究结果表明:为了消除维氏压痕实验产生的c的固有离散性,需要多次测量取平均值;裂纹长度与压痕尺寸的比值随压痕载荷的增大而增大;材料的裂纹类型与载荷相关且低载荷下表现为巴氏裂纹,高载荷下表现为中位裂纹;与微米划痕实验得到的单晶硅和碳化硅材料的K_(IC)平均值(分别为0.96 MPa·m~(1/2)和2.89 MPa·m~(1/2))相比,在同一压头下无法从13个公式中获得同时适用于单晶硅和碳化硅材料的压痕公式,但在同一材料下可以获得同时适用于维氏和玻氏压头的K_(IC)计算公式;基于中位裂纹系统发展而来的压痕公式更适合用于评估半导体材料的K_(IC),且维氏压头下的K_(IC)与玻氏压头下K_(IC)的关系不是理论上的1.073倍,应为1.13±0.01.     

不同材料界面Ⅲ型裂纹尖端场实验研究

本文应用激光全息干涉法获得了两种材料Ⅲ型界面裂纹试件的离面位移场,通过试验数据处理求得了裂纹尖端附近位移、应力场强度的控制参量K_(Ⅲ),J值,给出了局部解的适用区域。还研究了两种材料粘结界面处的连续条件,分析了结果的合理性。为了对比和分析界面裂纹问题,还对同种材料试件进行了试验和数据处理。