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陶瓷弹性模量的测定方法有哪些?

更新时间:2023-12-10 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

弹性挠度的检测是数学学的基本检测之一,属于热学的范围。陶瓷弹性挠度的测定方式,通常分为静态法(主要是静荷载法)和动态法(主要是共振法)。国外通常采用静态法或动态法,而美国多采用动态法。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.1静态法YyR物理好资源网(原物理ok网)

静态法是在试样上施加一恒定的拉伸(或压缩)挠度,测定其弹性变型量;或在试样上施加一恒定的弯曲挠度,测定其弹性弯曲模量,按照挠度和应变估算弹性泊松比。YyR物理好资源网(原物理ok网)

静态法包括内阻应变法、弯曲模量法等。一般适用于在大形变及常温下检测金属试样。静态法检测荷载大、加载速率慢并伴有弛豫过程,对延性材料(如石墨、玻璃、耐火材料等)不适用,也不能在低温状态下检测。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.1.1弯曲法YyR物理好资源网(原物理ok网)

弯曲法测定静弹性挠度是指以较低的位移速度在弯曲试样上施加载荷,通过挠度应变的关系检测的弹性泊松比。弯曲法检测有三点弯曲法、四点弯曲法两种方式。YyR物理好资源网(原物理ok网)

弯曲法对装置试验机、应变检测仪、位移检测装置、量具和试样作了规定。YyR物理好资源网(原物理ok网)

采用应变材料装置检测试验时,在三点弯曲时应变片的厚度不得小于1mm,四点弯曲时不得小于5mm,应变片粘于试样跨距中央,记录加荷过程负荷与应变的变化值。采用位移检测装置测试试样跨中应力或加荷点位移时,需预先与试样相同的材料或弹性挠度低于试样的材料制成修正试样。修正试样的长和宽与试样一致,长度应不大于试样的4.6倍。YyR物理好资源网(原物理ok网)

使用应变片法,三点弯曲方法测弹性挠度时:使用应变片或测跨中应力和加荷点位移时,弹性挠度公式:YyR物理好资源网(原物理ok网)

式中:ε2、ε1分别为应变片的应变量;YyR物理好资源网(原物理ok网)

试样跨中实际应力,mm。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.1.2内阻应变法YyR物理好资源网(原物理ok网)

内阻应变法是指用内阻应变片测定零部件或结构指定部位的表面应变,再依照挠度应变关系式,确定预制构件表面挠度状态的一种实验挠度剖析方式。YyR物理好资源网(原物理ok网)

内阻应变法检测应变须要的仪器包括应变计和应变仪。其中应变计属于传感,应变仪属于放大、测量、显示器。YyR物理好资源网(原物理ok网)

实验时,将内阻应变片(简称应变片)固定在被测预制构件上,当预制构件变型时,当应变计的内阻丝随试件发生应变时,因为内阻丝宽度和截面积的变化,造成内阻丝的电阻发生相应的变化。通过内阻应变仪,可以将应变片中的电阻变化检测下来并以反比于应变值的模拟联通号输出,最后就可以用记录仪记录。YyR物理好资源网(原物理ok网)

内阻应变法检测可以用式(1-1)表示:YyR物理好资源网(原物理ok网)

(1-1)YyR物理好资源网(原物理ok网)

式中ε——应变仪测得的应变值;YyR物理好资源网(原物理ok网)

dR/R——应变片电阻随预制构件变型而发生的相对变化;YyR物理好资源网(原物理ok网)

k——比例系数(灵敏系数)。YyR物理好资源网(原物理ok网)

若被测部位在弹性范围内工作,对测得的应变值,可以采用虎克定律换算得到对应的挠度值。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.2动态法YyR物理好资源网(原物理ok网)

动态法包括共振法(敲打法)、超声法。YyR物理好资源网(原物理ok网)

最常用的是共振法可变电阻的测量方法,共振法包括弯曲(纵向)共振法、纵向共振法和扭转共振法,其中弯曲共振法所用设备确切易得,理论同实验吻合度好,且能同步评价材料的耐光震性,适用于各类金属及非金属(延性)材料的检测,测定的气温范围广,可从液氮水温至3000℃左右。YyR物理好资源网(原物理ok网)

因为在检测上的优越性,动态法在实际应用中早已被广泛采用,也是国家标准(GB/T2105-91)推荐使用的检测杨氏弹性挠度的一种技巧。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.2.1共振法3.2.1.1共振法的定义及原理YyR物理好资源网(原物理ok网)

可变电阻实验_可变电阻的测量方法_可变测量电阻方法有哪些YyR物理好资源网(原物理ok网)

共振法是以一个连续可变的震动波,迸发试样,测定试样在横向或弯曲震动时,本身固有的共振频度,如用一定的外力,敲打试样,形成各类频度的震动,其中以频域震动具有*大能量。依据能量与振幅的平方成反比的关系,其实,在自由减振运动中,只有杂讯震动的振幅衰减时间*长。借助这一特性,在敲打法弹性测试中,对仪器设计了手动延时线路,待各高次震动的振幅衰减到很小或零时,便可便捷而确切的对其杂讯震动进行估算剖析。因为其震动为减振震动,当震动频度衰减到与试样本身固有的频度相等时,形成共振,振幅*大,这个波通过测试探针或检测麦克风的传递转换成电讯号送入仪器,测得此时的频度,估算弹性泊松比。YyR物理好资源网(原物理ok网)

共振法的基本原理是,已知弹性体的固有震动频度取决于它的形状、体积密度和弹性泊松比,所以对于形状和容积密度已知的试样,如测定其面固有震动频度,则可求得弹性挠度。试样应为规则的方形多面体或圆棒。圆球状试样只适用于弯曲响应实验。测定方式是一个可以连续变化的频度的声频振荡器迸发试样一端,检测材料的固有震动频度,按下式估算:YyR物理好资源网(原物理ok网)

式中m为棒的质量,f为杂讯震动的固有频度,d为圆棒半径,b和h分别为矩YyR物理好资源网(原物理ok网)

形棒的长度和高度。YyR物理好资源网(原物理ok网)

因为实验中通常只能测出试样的共振频度,物体固有频度f固和共振频度f共是相关的两个不同概念,两者之间的关系为YyR物理好资源网(原物理ok网)

(14)YyR物理好资源网(原物理ok网)

上式中Q为试样的机械品质质数。通常Q值远小于50,共振频度和固有频度相比只过高0.005%,两者相差很小,一般忽视两者的差异,用共振频度取代固有频度。YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.2.1.2共振试验方式(1)脉冲激振法YyR物理好资源网(原物理ok网)

脉冲激振法()是一种无损检查方式,是通过试样固有频度、尺寸和质量来获取材料杨氏挠度、剪切挠度、泊松比的一种方式。YyR物理好资源网(原物理ok网)

脉冲激振法()是指通过合适的外力给定试样某一特定位置一个连续的脉冲激振讯号,当激振讯号中的某一频度与试样的固有频度相一致时,形成共振,此时振幅*大,延时*长,这个波通过测试探针或检测传感接收该震动讯号,有换能器转换为电讯号输送给相应仪器或则计算机,之后通过数据的剖析处理获得试样的固有频度,该固有频度根据试样的震动形式不同而获得不同类型的频度,如弯曲频度、扭曲频度等,之后由相关公式估算得出其杨氏挠度E、剪切挠度G、泊松比及减振比等。YyR物理好资源网(原物理ok网)

图1弯曲模式()图2扭曲模式()YyR物理好资源网(原物理ok网)

图1为材料在材料一端部位置受激励,在YyR物理好资源网(原物理ok网)

脉冲激振法(,IET)已被广泛应用于研究与质量控制领域可变电阻的测量方法,IET技术的优点在于YyR物理好资源网(原物理ok网)

弯曲挠度()是指材料在弯曲震动模式下获得的固有频度,之后通过下式估算获得的弹性挠度,E。YyR物理好资源网(原物理ok网)

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剪切挠度(Shear)是指材料在扭曲震动模式下获得的固有频度,之后通过下式估算获得的弹性挠度,E。YyR物理好资源网(原物理ok网)

可变测量电阻方法有哪些_可变电阻实验_可变电阻的测量方法YyR物理好资源网(原物理ok网)

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减振比()材料在受激励后,与材料发生共振后震动讯号根据每种材料特有的属性发生不同程度的衰减,如图3。减振就是使自由震动衰减的各类磨擦和其他制约作用。YyR物理好资源网(原物理ok网)

减振比是无单位量纲,表示了结构在受激振后震动的衰减方式。可分为等于1,等于0,小于1,0~1之间4种,减振比=0即不考虑减振系统,结构常见的减振比都在0~1之间.YyR物理好资源网(原物理ok网)

Wheref=1/T=ω/(2π)YyR物理好资源网(原物理ok网)

δ=kttheYyR物理好资源网(原物理ok网)

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脉冲激振法(,IET)已被广泛应用于研究与质量控制领域,适用于各类固体材料,如金属、合金、陶瓷、玻璃、耐火材料、石墨等等。IET技术在码率,阻值和可靠性上超过其它原理的测试方式,是目前世界上公认的先进的非接触测定各类材料弹性挠度的一种理想测量方式。YyR物理好资源网(原物理ok网)

(2)声频共振法YyR物理好资源网(原物理ok网)

如图3所示,采用木工用压敏型胶粘剂将传感与试件的两端联接在一起,在试件的一端借助讯号发生器给发射探头讯号,试件另一端的接收探头接收讯号,发射讯号和接收讯号通过放大后传到示波器,由示波器处理后显示最大共振峰点的频度,之后计获得杨氏挠度E或则剪切挠度。YyR物理好资源网(原物理ok网)

图3声频法示意图YyR物理好资源网(原物理ok网)

3.2.2超声波法YyR物理好资源网(原物理ok网)

超声法是指给试样一定频度的超声波,测定超声波在试样中纵波的速率,按照相关公式估算出试样弹性挠度的一种测试方式。YyR物理好资源网(原物理ok网)

超声波的测定方式通常如图4所示。将讯号传感和讯号接收器分别固定在耐火材料试样的左侧,之后从加热面反面的方向依次进行测定。YyR物理好资源网(原物理ok网)

图4超声法试验示意图YyR物理好资源网(原物理ok网)

依据装置检测出超声波通过耐火材料试样的时间。然后代入相关参数由下式估算出耐火材料试样的弹性率。YyR物理好资源网(原物理ok网)

式中,E为耐火材料的弹性率,Pa;ρ为耐火材料的密度,g·cm-3;L为超声波通过的耐火材料的厚度,cm;G为重力加速度(980cm/s2);T为超声波通过耐火材料试样时所须要的时间,S。之后通过比较热冲击试验前后的耐火材料试YyR物理好资源网(原物理ok网)

样的弹性率变化,来评价耐火材料的耐光冲击性能。YyR物理好资源网(原物理ok网)

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