云紋干涉高溫力學(xué)性能測試及相移應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，國內(nèi)外材料研究機構(gòu)研制出了許多先進的高溫合金材料，一些航空材料在高溫狀態(tài)下的力學(xué)性能測試成了研究的熱點。另外，隨著條紋自動處理技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用相移技術(shù)來提高條紋的精度也成為了研究的熱點。 本文對這兩個熱點問題進行了探討。主要工作分為兩個部分： 第一部分是云紋干涉法高溫力學(xué)性能測試研究。首先闡述了云紋干涉法的波前干涉理論和零厚度光柵的制作方法。接著采用激光干涉裝置對航空高溫合金材料在高溫下的斷裂韌性、彈性模量和

2、泊松比等力學(xué)性能進行了測試，為該材料應(yīng)用于航空發(fā)動機試驗提供了參考數(shù)據(jù)。其中，用云紋干涉法來測量高溫下金屬材料平面斷裂韌性KIC的測試方法，其部分結(jié)論和方法已經(jīng)被有關(guān)單位吸收采納為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 試驗時試件放置在帶有石英窗口的可傳遞光波的高溫爐內(nèi)，將一個u-v分離裝置安置在光路中，可以同時獲得垂直和水平位移場的干涉條紋。經(jīng)試驗測得的數(shù)據(jù)，通過計算機計算可以得到平面應(yīng)變斷裂韌度強度因子KIC的條件值KQ，以及材料的彈性模量和泊松比值

3、。為了避免傳統(tǒng)方法制作的轉(zhuǎn)移光柵在高溫環(huán)境下作業(yè)時，由于試件材料和光柵的熱膨脹系數(shù)的不同，容易導(dǎo)致光柵脫落的現(xiàn)象的發(fā)生，試驗前，在試件表面直接刻蝕了零厚度光柵,這樣一來大大提高了光柵的可靠性，拓展了高溫合金云紋干涉法的研究空間。 工作的第二個部分是相移技術(shù)在云紋干涉試驗中的應(yīng)用研究。首先闡述了相移技術(shù)的基本原理和光纖相移器的相移原理，接著嘗試著將相移技術(shù)引入到云紋干涉試驗中，測試了合金材料的橫向應(yīng)變。通過試驗的研究，初步形成了

4、具有云紋條紋圖的采集、處理，條紋的位相信息的提取，位移場計算等多功能的自動測試系統(tǒng)。 試驗中，利用云紋干涉法的波前干涉理論來設(shè)置光路，通過光纖相移器，利用時間相移法（TPM）在每個載荷下產(chǎn)生四幅相移干涉條紋圖像。記錄的相移圖像經(jīng)過位相計算，標(biāo)記噪聲點，去包裹處理等步驟后，得到試件橫向位移場中全場各個像素點的位移數(shù)據(jù)，并計算出相應(yīng)的應(yīng)變。相比傳統(tǒng)的條紋圖的人工讀取的處理方法，引入相移技術(shù)后，可以通過計算機實現(xiàn)條紋的自動處理，大大