[發(fā)明專利]拉壓循環(huán)應(yīng)力法測內(nèi)耗的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710414082.8
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107356522B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 汪宏斌;胡震宇;王逢源;陳卓
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

本發(fā)明涉及一種拉壓循環(huán)應(yīng)力法測內(nèi)耗的方法。本發(fā)明通過夾持試樣兩端，然后對試樣施加設(shè)定有振動頻率和振幅的拉壓循環(huán)應(yīng)力，以獲得試樣應(yīng)變隨時間變化的曲線，再從應(yīng)力和應(yīng)變兩條循環(huán)曲線的相位差求算出材料內(nèi)耗值。采用此方法具有測量精度高的特點,可用于對材料的內(nèi)耗進(jìn)行精確測量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種內(nèi)耗測量方法，尤其是一種拉壓循環(huán)應(yīng)力法測內(nèi)耗的方法。

背景技術(shù)

內(nèi)耗是自然界常見的現(xiàn)象，它是指一個振動著的物體即使與外界完全隔絕，其機(jī)械振動也會逐漸衰減下去，這種使機(jī)械振動能不可逆地耗散為熱能的現(xiàn)象稱為內(nèi)耗。金屬材料的內(nèi)耗，是其內(nèi)部的點缺陷包括溶質(zhì)原子、線缺陷，面缺陷包括晶界、疇界、相界等缺陷，體缺陷包括第二相粒子以及它們之間的交互作用而具有的吸收其機(jī)械能的一種材料屬性。內(nèi)耗測試技術(shù)是一種靈敏度高的無損檢測方法，能反應(yīng)固體內(nèi)部原子尺度上各種結(jié)構(gòu)缺陷的組態(tài)及其交互作用，從而獲得材料微觀過程的定性或半定量信息。

目前在現(xiàn)階段對于材料低頻內(nèi)耗的測試主要是采用由我國著名院士葛庭燧先生發(fā)明的葛氏扭擺。扭擺儀是通過對于試樣施加一個較小的電磁力作為切向的應(yīng)力使材料發(fā)生較為微小的扭轉(zhuǎn)變形，再通過在試樣上放置平面鏡的方式利用光線反射光學(xué)原理和相似三角形的幾何原理使試樣極為微小的應(yīng)變得到較大程度放大，再通過光線偏轉(zhuǎn)的角度通過計算最后得到發(fā)生在試樣的真實應(yīng)變。將此方法應(yīng)用于自由衰減法和強迫振動法兩種基本的方法中，最終計算求得材料的內(nèi)耗值。

回顧葛先生當(dāng)初對于內(nèi)耗測試扭擺儀設(shè)計的初衷，其本質(zhì)上是從內(nèi)耗的定義出發(fā)，通過對于試樣施加微小的應(yīng)力，使材料發(fā)生在彈性范圍內(nèi)發(fā)生最大應(yīng)變振幅在10-5或者更小的應(yīng)變，通過對于機(jī)械能損失的測量來計算所對應(yīng)的的內(nèi)耗值。這個看似簡單的條件在當(dāng)時并不能很好的實現(xiàn)，其中就包括兩個問題，應(yīng)力的精確度量和應(yīng)變的精確度量。由于施加的應(yīng)力以及應(yīng)力所導(dǎo)致的應(yīng)變均很小，在當(dāng)時的科學(xué)測量技術(shù)無法達(dá)到這種精度的測量，所以葛先生設(shè)計了葛氏扭擺儀。通過通電線圈產(chǎn)生磁場，產(chǎn)生較小的電磁力，滿足內(nèi)耗測試的應(yīng)力要求，對于應(yīng)力做到精確度量和控制。而對于應(yīng)變精確度量的問題，葛先生巧妙的聯(lián)想到了彈性模量的測試，使用扭擺的方法，利用光線轉(zhuǎn)動的角度放大應(yīng)變的數(shù)量級，再通過比例算出真實應(yīng)變從來解決了應(yīng)變難以準(zhǔn)確測量的問題。

但在研究中發(fā)現(xiàn)使用扭擺法來測量內(nèi)耗存在一些問題，進(jìn)而對于準(zhǔn)確測量材料的內(nèi)耗值產(chǎn)生一定的誤差。可以發(fā)現(xiàn)，在扭擺法中，通過頂端的電磁力作用使試樣發(fā)生應(yīng)變，但在試樣加工中很難保證試樣是直線度，進(jìn)而無法使中心線處于絕對的豎直狀態(tài)，最終使試樣的頂部到試樣的底部所發(fā)生應(yīng)變不一致，不能很好地反映出試樣整體乃至材料整體的內(nèi)耗特性，使最終所得到的內(nèi)耗值會受到局部微觀結(jié)構(gòu)的影響。另一方面，試樣受到重力及扭轉(zhuǎn)力兩方面的作用，且在試樣長度方向的每一個橫截面從表面到心部所受到的剪切應(yīng)力的由大到小，使試樣在橫截面上發(fā)生不均勻應(yīng)變，如圖1和2所示。綜合上述兩個主要的原因，雖然所得結(jié)果在一定程度上可以反映材料的內(nèi)耗值，但是距離材料的真實內(nèi)耗值存在一定的相對誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于完善目前內(nèi)耗測量過程中存在的問題，提供一種拉壓循環(huán)應(yīng)力法測內(nèi)耗的方法，通過對試樣施加設(shè)定有振動頻率和振幅的拉壓循環(huán)應(yīng)力，并在試樣上選取兩點使用引伸計對于其應(yīng)變進(jìn)行直接測量的方法，來改進(jìn)內(nèi)耗的測試技術(shù)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明構(gòu)思如下：