[发明专利]拉压循环应力法测内耗的方法

说明书

本发明涉及一种拉压循环应力法测内耗的方法。本发明通过夹持试样两端，然后对试样施加设定有振动频率和振幅的拉压循环应力，以获得试样应变随时间变化的曲线，再从应力和应变两条循环曲线的相位差求算出材料内耗值。采用此方法具有测量精度高的特点,可用于对材料的内耗进行精确测量。

技术领域

本发明涉及一种内耗测量方法，尤其是一种拉压循环应力法测内耗的方法。

背景技术

内耗是自然界常见的现象，它是指一个振动着的物体即使与外界完全隔绝，其机械振动也会逐渐衰减下去，这种使机械振动能不可逆地耗散为热能的现象称为内耗。金属材料的内耗，是其内部的点缺陷包括溶质原子、线缺陷，面缺陷包括晶界、畴界、相界等缺陷，体缺陷包括第二相粒子以及它们之间的交互作用而具有的吸收其机械能的一种材料属性。内耗测试技术是一种灵敏度高的无损检测方法，能反应固体内部原子尺度上各种结构缺陷的组态及其交互作用，从而获得材料微观过程的定性或半定量信息。

目前在现阶段对于材料低频内耗的测试主要是采用由我国著名院士葛庭燧先生发明的葛氏扭摆。扭摆仪是通过对于试样施加一个较小的电磁力作为切向的应力使材料发生较为微小的扭转变形，再通过在试样上放置平面镜的方式利用光线反射光学原理和相似三角形的几何原理使试样极为微小的应变得到较大程度放大，再通过光线偏转的角度通过计算最后得到发生在试样的真实应变。将此方法应用于自由衰减法和强迫振动法两种基本的方法中，最终计算求得材料的内耗值。

回顾葛先生当初对于内耗测试扭摆仪设计的初衷，其本质上是从内耗的定义出发，通过对于试样施加微小的应力，使材料发生在弹性范围内发生最大应变振幅在10-5或者更小的应变，通过对于机械能损失的测量来计算所对应的的内耗值。这个看似简单的条件在当时并不能很好的实现，其中就包括两个问题，应力的精确度量和应变的精确度量。由于施加的应力以及应力所导致的应变均很小，在当时的科学测量技术无法达到这种精度的测量，所以葛先生设计了葛氏扭摆仪。通过通电线圈产生磁场，产生较小的电磁力，满足内耗测试的应力要求，对于应力做到精确度量和控制。而对于应变精确度量的问题，葛先生巧妙的联想到了弹性模量的测试，使用扭摆的方法，利用光线转动的角度放大应变的数量级，再通过比例算出真实应变从来解决了应变难以准确测量的问题。

但在研究中发现使用扭摆法来测量内耗存在一些问题，进而对于准确测量材料的内耗值产生一定的误差。可以发现，在扭摆法中，通过顶端的电磁力作用使试样发生应变，但在试样加工中很难保证试样是直线度，进而无法使中心线处于绝对的竖直状态，最终使试样的顶部到试样的底部所发生应变不一致，不能很好地反映出试样整体乃至材料整体的内耗特性，使最终所得到的内耗值会受到局部微观结构的影响。另一方面，试样受到重力及扭转力两方面的作用，且在试样长度方向的每一个横截面从表面到心部所受到的剪切应力的由大到小，使试样在横截面上发生不均匀应变，如图1和2所示。综合上述两个主要的原因，虽然所得结果在一定程度上可以反映材料的内耗值，但是距离材料的真实内耗值存在一定的相对误差。

发明内容

本发明的目的在于完善目前内耗测量过程中存在的问题，提供一种拉压循环应力法测内耗的方法，通过对试样施加设定有振动频率和振幅的拉压循环应力，并在试样上选取两点使用引伸计对于其应变进行直接测量的方法，来改进内耗的测试技术。

为达到上述目的，本发明构思如下：