相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术及其应用研究

首先介绍了相干梯度敏感(CGS:Coherent Gradient Sensing)光学干涉测量技术的最新研究进展;其次,详细介绍了透射CGS方法和反射CGS方法的基本原理及实验技术;最后给出了CGS技术在各种断裂力学研究中的应用,不仅给出了各向同性均匀聚合物材料I型、混合型、V型裂纹及梯度材料I型裂纹尖端奇异场的控制方程,而且给出了对应各自情况下的CGS光学条纹模拟与实验图像。研究结果将为实验断裂力学研究提供基础性理论和实验应力分析手段。

相干梯度敏感干涉测量技术及在静态断裂力学实验中的应用

介绍了相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术的基本原理及其在静态Ⅰ型断裂实验中的应用,验证了该方法对裂纹尖端局部变形场和断裂特性进行定量研究的可行性。给出了代表静态Ⅰ型裂纹尖端奇异场光力学信息的CGS控制方程,模拟并分析了Ⅰ型裂纹尖端的CGS条纹模式,对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场和断裂特性进行了三点弯曲的CGS试验,并提取了应力强度因子KⅠ。结果表明,试验结果与理论分析结果相吻合。

相干梯度敏感方法的改进及应用

介绍了光测力学方法:相干梯度敏感(CGS-Coherent Gradient Sensing)技术的基本原理,并分析了原始方法的不足,在此基础上提出了改进的相干梯度敏感方法。改进方法利用原始方法的实验光路,仅需要拍摄同一试件在不同载荷下的多幅干涉条纹图(至少三幅),就可以精确获取相干梯度敏感干涉条纹图任意位置点的条纹级数。改进方法不需要额外的实验装置,也不需要进行复杂的图像处理过程。最后采用改进方法对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场进行了三点弯曲实验,并提取了应力强度因子。实验结果表明改进方法能够显著减少由于条纹提取带来的误差,从而提高相干梯度敏感方法的测量精度。

功能梯度材料静态断裂的CGS方法实验研究

利用相干梯度敏感方法对功能梯度材料I型静态断裂特性进行实验研究,并利用有限元软件进行数值模拟.假设材料性能沿裂纹方向分别按两种不同的规律变化:1)弹性模量和密度指数规律变化;2)弹性模量线性变化,密度保持常数.保持泊松比不变,首先推导两种变化规律功能梯度材料I型静态裂纹的相干梯度敏感方法控制方程;然后根据实验结果,提取应力强度因子等断裂参数,分析不同梯度变化规律对材料断裂性能的影响;最后与有限元模拟计算结果相结合,对功能梯度材料I型静态裂尖的K主导区范围进行了分析.

Ni-Mo-P合金镀层退火应力的CGS在线测试

通过自组装层法在SiO2基底上化学镀了Ni-Mo-P薄膜,薄膜的厚度和成分通过X射线荧光仪(XRF)测定。利用新型在线应力测试方法(相干梯度敏感法CGS)对退火过程中的应力进行了全场在线测试。结果表明,定量计算得到特定成分的生长应力为3.85 GPa;在600℃、700℃退火过程中,薄膜的应力首先出现轻微缓解,之后由于热应力作用,基底与薄膜边缘处易出现应力集中,应力值高达10.1 GPa,是薄膜断裂的高危区域;薄膜的平均残余应力经热处理后得到部分缓解。

功能梯度材料的静态断裂特性实验

为了解梯度结构对功能梯度材料断裂性能的影响,利用相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术对功能梯度材料的静态断裂力学性能进行了实验研究。首先研究了有机玻璃材料(PMMA)的光降解性能;在此基础上,通过控制试件各部分的受照射时间制备了材料性能连续变化的梯度材料。最后,通过CGS方法对3种不同材料试件的断裂性能进行了研究。结果表明,当裂纹位于功能梯度材料弹性模量较小的一边时,相同受力条件下试件裂纹尖端的应力强度因子较小。