干涉云纹光学倍增方法研究

本文提出一种干涉云纹的光学倍增方法。通过给由试件变形引起的云纹图施加一定频率的载波条纹，用具有高分辨率的记录介质记录这一附加有载波的云纹图，经处理后，记录介质相当于一个频率较低的转移变形试件栅，把它放到云纹干涉光路系统中作为试件栅，当对称入射的双光束在其上形成的虚参考栅频率为原载波条纹频率的２ｎ倍时，就可以得到倍增为２ｎ倍后的载荷条纹，使相应的测量灵敏度提高２ｎ倍。文中对这一方法进行了理论分析和实验验证。     

贴片云纹干涉法及其应用

本文采用特种粘结剂和所研究的工艺,将全息胶片粘贴到测试对象的测试表面上,记录用全息干涉形成的高频光栅,以及由高频栅的二次干涉得到的等位移线——云纹条纹,然后使胶片与测试对象分离,再进行各种后处理;这一方法把云纹干涉法的高灵敏度和可分离贴片技术的简易性及低成本结合起来,并获得了有良好对比度和足够精度的云纹条纹。     

用云纹干涉法测复合材料的固化残余应变

云纹干涉法是研究复合材料变形的一种有效方法.本文讨论了用云纹干涉法测量复合材料的固化残余应变,获得了试件表面的位移条纹图,并用电测方法加以验证。     

CCD云纹方法的光学放大作用分析及其在干涉测量中的应用

几何云纹由于对栅线变形具有光学放大作用,常被用于高密度栅线的微小变形测量。但是其需要分别设置参考栅和试件栅,实验布置复杂。当使用数字相机直接拍摄试件栅时也会形成与几何云纹相似的CCD云纹,但是基于此原理发展的变形分析方法是否可以应用于高密度栅线变形分析还缺乏相关的研究。本文基于CCD云纹的形成机理和周期公式,分析并确认了其与几何云纹一样具有光学放大作用,因此可以将其应用于高密度栅线/干涉条纹的解析。利用此优势,实现了对高密度干涉条纹间距的解析,实现了两个相干点光源距离和迈克尔逊干涉实验转动角度的精密测量。本研究为干涉实验中高密度条纹分析提供了一种新的手段,可以解决实验中条纹过密无法解析的问题。     

用云纹干涉法测量和研究双层钴合金的挠度

运用云纹干涉原理对双层钴-合金材料进行三点弯曲试验,测试其常温与高温条件下的挠度值.通过大量试验,且与千分表测试的挠度值进行比较.结果表明,常温条件下的云纹测试挠度值与千分表法可以达到同样的精确度.同时,该实验方法体现了高温云纹干涉法在材料高温力学性能测试方面的优越性.高温云纹法是非接触式测量,在高温环境下有效地解决了量具高温变形的困难,且结合云纹图像可以对试件受力动态变形情况进行实时观测和分析,是一种较为精确测试常温及高温挠度的新方法.     

电子封装组件热变形的实时观测

本文利用云纹干涉法,首次实时的对新型电子封装组件BGA在22℃至110℃温度载荷下的热变形进行了研究.研究表明对焊点截面的实时观测结果和试件的实际变形情况是完全吻合的.该结论为以后通过云纹干涉法高温实时观测技术进一步对焊点的热变形进行实时测量和研究铺平了道路.     

界面剪切实验研究

用云纹干涉法测量了带边裂纹的双材料四点简支梁在剪切作用下界面表面的剪应变分布及界面两侧局部表面的位移场（Ｕ、Ｖ场），试件是由弹性模量相差悬殊的铝合金和环氧塑料两种材料制成。文中给出了试件制备、实验方法和测试结果。     

单光束楔形镜云纹干涉法

本文利用单光束楔形镜云纹干涉法代替传统的双光束云纹干涉法进行位移场和应变场的测量.单光束云纹干涉法具有光路简单,不受环境干扰等特点.本文将云纹干涉法的波前理论与近代光学信息技术有机地结合起来,对单光束干涉系统进行了分析,得到了记录的光强和再现的位移应变公式.利用该系统,得到了三点弯矩形梁的全场位移条纹图和应变条纹图.     

相移数字云纹测量系统

介绍了一种相位移数字云纹变形测量系统．测试系统采用ＣＣＤ摄像系统记录光栅图像，控制采样的空间频率大约为光栅线密度的整数倍，对试件栅进行采样后用数字信号处理的方法，实现空间相位移及进行实时数字云纹条纹显示，并对相移误差及光栅信号的高阶谐波的影响进行了校正     

微电子封装组件热应变的云纹干涉法研究

本文提出云纹高频试件栅高温复制组件工艺,并应用于电子封装组件125℃～200℃,热应变的云纹干涉法测量,得到了封装组件表面在高温下的热膨胀系数,本云纹特点是灵敏度高,可全场测量,适用于电子封装组件热变形失效分析.     

Automatic order-determination of transient in-plane displacement moire patterns

This paper presents a fringe-carrier method that eliminates sign ambiguity of transient moire fringes which can be used to automatically determine the relative orders. A fringe carrier is preset in the static state of the specimen and the dynamic in-plane displacements are recorded as the modulation to the frequency of the carrier fringes when the specimen is loaded by impact. According to a modulating criterion developed from the modulation degree, the fringes of the transient moire patterns keep monotonical in orders so that they can be automatically encoded in grey levels by a digital image system. The moire orders purely caused by dynamic loadings are evaluated by subtracting the grey-value of the unmodulated carrier image from that of the modulated carrier images encoded by their orders. With the subtracted moire orders the strain components can be obtained, and, correspondingly, the histograms of dynamic displacement moire images are shown with order variation by image-difference. The project supported by Alexander von Humboldt Foundation of Germany and the National Natural Science Foundation of China     

High resolution, high sensitivity moire method

Based on geometric moire method, moire interferometry and microscopic moire interferometry, a high spatial resolution and high sensitivity geometric microscopic moire method is presented. Geometric micron-moire patterns are produced by the superposition of two high frequency gratings through a microscope system. Compared with other grating-based photo-mechanics methods, microscopic moire method could provide whole-field moire patterns of both high spatial resolution and high sensitivity. The frequency of specimen and reference gratings used in this method can be from 1 line/mm to 10000 lines/mm. Additionally, a 4F optical filter system is used to enhance the contrast of microscopic moire patterns effectively. The project supported by the National Natural Science Foundation of China     

高温高应变率下材料拉伸性能测试的一种新方法

为了实现高温环境下材料高应变率动态拉伸实验技术,将分离式Hopkinson杆直接拉伸装置中试样与拉杆的螺纹连接形式变成楔形连接形式,并加装了气动同步装置系统。这样,在对试样加高温时,能使靠近试样的入射和透射杆端处于较低温度。当撞击管向传递法兰运动时,气动同步装置瞬间拖动透射杆和试样,使两者之间的间隙为零,此时沿入射杆传递的入射波同时对试样拉伸加载。经实验验证,此方法可以有效实现材料高温高应变率拉伸加载。     

高温冲击拉伸试验中的快速接触加温技术

本文阐述了高温冲击拉伸试验技术中基于大热容量热惯性温升极大值原理的快速接触加温技术;研制了稳定性好、加热效率高、总体热惯性大、断电温升至极大值的稳定时间长的一对新的加温炉。测试结果表明,可以在试件上获得了最高可达1073K的近似稳定和均匀的温度场。通过实验研究建立了试件温度、稳定炉温和加温炉加热自动断电设定温度之间的标定关系。利用此标定关系,可以根据试验所需要的试件温度方便地确定加温炉自动断电设定温度,并通过监控稳定炉温来实施的所需试件温度下的冲击拉伸试验。本文还对高温冲击拉伸试验中的相关问题进行了分析讨论。     

一种改进的金属材料的高温动态拉伸实验技术

在旋转盘冲击拉伸实验装置上,利用金属材料自身的导电特性,对试样施加电流.使其在电流作用下发热,实现自加热,形成了试件快速加热而波导杆温升很小的金属材料的动态高温高应变率拉伸实验技术.应用该实验技术获取了45 #钢从室温到1000℃温度范围和应变率650s-1时的材料动态拉伸应力—应变曲线.实验结果表明,45 #钢具有明显的热软化效应,其流动应力和屈服应力随温度的升高而降低.     

用于测量材料高温动态力学性能的SHPB技术

讨论了高温下分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验的两种方案:单独加热试样并快速对杆与同时加热试样和杆再修正温度梯度的影响。前者避免了杆被加热但是操作复杂,后者简单稳定。为了分析后者温度梯度的影响设计了一个简化模型,采用数值计算进行修正,提出了精度适当的假设,并且进行了实验验证。测量了试件和杆一起加热时杆上的温度分布,证实计算采用的温度分布是合理的。据此得到的专用于材料高温动态力学性能测试的SHPB数据处理公式简单实用,便于推广使用。     

爆破等差与等和条纹图分析方法探讨

在一次加载同时得到爆破模型的动态等差线与等和线条纹的基础上，采用部分改变物光光程的方法求得等和条纹的级次，它对今后的爆破条纹判读具有重要意义；并以此为据证实了目前采用的爆破等差条纹判读方法的正确性；发现在两种条纹图上存在着特殊的条纹对应区域，它有益于更方便地进行几种条纹图的判读。     

升温条件下偏高岭土基地质聚合物粘结剂的粘结性能研究

结构加固中应用的环氧树脂等有机粘结剂的耐高温性不足,升温条件下易丧失力学性能导致结构失效。本文以偏高岭土基地聚物作为无机粘结剂,通过不同温度下的钢-钢拉伸剪切试验和表层嵌贴CFRP-混凝土拔出试验,考察地聚物粘结剂在升温条件下的粘结性能变化规律。试验结果表明:在常温环境下,树脂粘结剂的粘结性能优于地质聚合物粘结剂的粘结性能;但在本文试验设置的升温条件下,树脂粘结剂试件的粘结承载力明显下降,而地质聚合物粘结剂试件的粘结承载力则基本不受温度变化的影响。对粘结界面的粘结滑移本构关系的分析表明,随着温度升高,树脂粘结剂的最大粘结应力逐渐降低,其对应的滑移量也有所增大;与之相比,地聚物粘结剂的最大粘结应力及滑移均未随温度升高发生显著变化,证明了地聚物粘结剂的粘结性能对本文试验温度不敏感。这表明地质聚合物具有较好的耐高温性能,有发展无机粘结剂的潜力。     

硅橡胶光栅在高温力学性能测试中的作用

在光栅制作中,硅橡胶是一种很好的光栅传递材料,而且普通的硅橡胶又具有耐高温性。我们利用硅橡胶的这些特性,通过大量的实验工作,制作了耐热试件光栅,用于材料高温力学性能测试,解决了350℃以下制作耐高温光栅的困难。本文详细地介绍了硅橡胶光栅复制技术,在铝基碳化硅材料的高温力学性能测试中得到了很好地应用。硅橡胶试件光栅的应用,对推广云纹干涉法,特别是高温云纹测试技术都具有重要意义。     

倍增云纹的显微测量及密集云纹场的应变测算

为了提高云纹法的准确度,文中提出了使倍增后的云纹宽度变细并进行显微测量的技术,以及由密集云纹场测算应变的条纹间距插值和小间距均匀法。给出了估计由此法算得的应变的误差及其修正方法。所做的曲杆实验其数据与理论值符合得很好。文中还将云纹法中闪耀光栅与振幅栅相匹配的光学空间滤波系统改进为实时系统,导出其条纹倍增率及云纹图的最佳对比度条件。