[其他]测量高温下材料力学性能的光学装置

说明书

测量高温下材料力学性能的光学方法及装置，属光学方法测量材料力学性能的领域。本发明是在一个有石英玻璃窗口的高温加热炉中，安放一个耐高温的纯弯加载装置，把被测材料以板试件形式放入纯弯加载装置的二刀口间。在全息照相两次曝光间，加以适当弯矩，用象平面全息照相光路拍摄全息图，获得板的挠度分布。并用最小二乘法处理求出弹性模量和泊桑比．本发明是在２０℃～１０００℃温度下，非接触测量方式。方法简单，精度高，试件尺寸小，节省原材料。

本发明属于用光学方法测量材料性能的领域。

相近技术

1.“全息干涉术的某些应用”〔SoMe Application of holographic interferometry。Experimental Mechanics vo18 P405〕

2.“全息法在实验力学中的应用”（译文集），科学出版社，1977.7（北京）

目前已有测试方法大多为常温测量，高温测量有机械方法，要求试件大，测量精度低，光学方法有用散斑法测量面内伸长，但由于弯曲变形及位移灵敏度低，使用中精度不高。

用全息干涉法获得板的挠度分布的方法是：把被测材料加工成板试件放入纯弯加载装置上在全息照相的两次曝光间在板试件上加一弯矩。由象平面全息照相所获得的挠度分布，根据纯弯板理论可导出泊桑比与弯矩及挠度的关系为：

M_X为单位弯矩，t试件板厚，X、Y以板的中心点为原点的坐标值，W（X、Y）为相对于中心点的挠度。由板中心处马鞍形等挠度线可求得泊桑比。X₁，Y₁，X₂，Y₂为条纹上1，2点的坐标。

发明的目的在于简单地、高精度地、以加力方式在高温1000℃下用非接触方法，一次测得材料的弹性模量和泊桑比。

发明的要点：高温下材料力学性能的测试装置，它有一个能加热到1000℃，恒温精度1℃的高保温电阻炉，在炉体内装有一个耐高温的纯弯加载装置。被测材料加工成板试件形式放入纯弯加载装置的刀口间。在全息照相两次曝光间加以弯矩，测力传感器和等强度梁同时测量力矩，用象平面全息照相光路拍摄全息图获得板的挠度分布，求得材料弹性模量和泊桑比。

附图一，测量高温下材料力学性能的装置示意图。

附图二，象平面全息照相光路图。

以下结合附图对本发明的装置作进一步的阐述。

测量高温下材料力学的装置由三部份组成。〔见附图一〕。第一部份为加热和温度控制部分。一个专门设计制作的可以加温到1000℃，恒温精度1℃的高保温电阻炉〔1〕，炉壁内充填优质绝热材料〔5〕，由碳化硅粘土质材料制成的炉胆〔14〕，炉丝布置保证加热温度均匀。炉前盖板〔3〕中央有一可以拆卸的石英玻璃窗口〔2〕，为了减少热辐射，炉前盖板〔3〕为空心盖板，以便通水冷却保持低温，避免热空气对流，以获得优质的干涉条纹。前盖板〔3〕后放置一块有双层石英玻璃的耐火砖〔4〕，以增加炉口的密封性，减少热对流，保持高恒温精度。

本装置的第二部份是加载和测力部份。在炉胆〔14〕的后部放一个纯弯加载装置，它有一个在1000℃的高温下仍有良好力学性能的纯弯夹具架〔6〕，夹具架〔6〕用新型共熔合金经精密铸造加工而成。纯弯加载由刚玉制做的二对刀口〔15〕加到试件〔7〕上，予顶螺丝〔13〕给试件〔7〕加一初载荷，以防止试件掉落。测力部份是由冷却水套〔9〕，传感器〔10〕，等强度梁〔11〕，加载螺丝〔12〕组成。通过等强度梁〔11〕、钢制滚珠、测力传感器〔10〕、水套〔9〕和陶瓷杆〔8〕传递加载螺丝〔12〕所加的载荷。由于加载量小，可用精密测力传感器和等强度梁上的电阻应变片同时测力。第三部份为光路部份（见附图二）。采用象平面全息照相光路，它由激光器〔16〕经分光镜〔17〕，分为物光和参考光分别经反射镜〔18〕和扩束镜〔19〕扩束后照明试件〔7〕和干版〔21〕，一个高质量的透镜〔20〕把试件成象在底片上。

本发明可在20℃～1000℃间任何温度下测量各种材料的弹性模量和泊桑比。方法简单，精度高，试件加工容易，尺寸小节省被测材料。