[发明专利]一种高温材料热力常数测定的非接触实验方法

摘要

一种高温材料热力常数测定的非接触实验方法，属于实验力学、高温测试技术领域。本发明通过高温数字散斑、三点弯、虚拟场技术相结合的方法，来测量材料在高温下的弹性模量、泊松比和热膨胀系数。此方法采用CCD记录三点弯试样在热力载荷前的散斑图和热力载荷后的散斑图，用数字散斑方法计算出热力载荷前后的全场应变，再根据虚拟场技术反推材料在高温下的弹性模量、泊松比和热膨胀系数；本发明可以实现高温下材料弹性模量、泊松比和热膨胀系数的同时测量。

主权项

1.一种高温材料热力常数测定的非接触实验方法，所述的热力常数为热膨胀系数、弹性模量和泊松比，其特征在于该方法按如下步骤进行：1）在三点弯试样表面喷上黑白相间的高温漆斑，或者打磨试样表面形成自身斑点；2）搭建测试所需的实验装置，该装置包括CCD（1）、第一LED蓝光源（2）、第二LED蓝光源（3）、蓝光滤波片（4）、三点弯加载装置及试样（5）、高温箱（6）和透光玻璃窗口（7），将待测试样安放于三点弯加载装置上，而后将高温箱升温至所测温度T；3）打开第一LED蓝光源（2）和第二LED蓝光源（3），使光线照于试样表面，将CCD对准待测试样，使试样表面的光线通过蓝光滤波片（4）后被CCD接收，调节该CCD的位置和焦距，使待测试样在CCD视场的中间成清晰的图像，记录每一毫米在CCD图像中对应多少个像素点，拍一幅照片；4）将高温箱升温ΔT，利用三点弯装置加载一个力F，再拍一幅照片；5）用数字散斑相关方法计算出升温加载前后的应变场，和分别为i点处x方向和y方向上的应变，i为正整数；6）联立下列方程，求解出热膨胀系数α、刚度阵系数Q_xx和Q_xy，-eΣi=1NQxyϵxiΔxΔy+eΣi=1NQxyαΔTΔxΔy-eΣi=1NQxxϵyiΔxΔy+eΣi=1NQxxαΔTΔxΔy=Fh-eΣi=1N2yQxyϵxiΔxΔy+eΣi=1N2yQxyαΔTΔxΔy-eΣi=1N2yQxxϵyiΔxΔy+eΣi=1N2yQxxαΔTΔxΔy=Fh2eΣi=1NQxxϵxiΔxΔy-eΣi=1NQxxαΔTΔxΔy+eΣi=1NQxyϵyiΔxΔy-eΣi=1NQxyαΔTΔxΔy=0]]>其中h为试样高度，e为试样厚度，x和y为三点弯加载装置及试样示意图中的坐标值，Δx和Δy为数字散斑计算时的步长；7）弹性模量E和泊松比v按如下公式求解得到：v=QxyQxxE=Qxx1+v2.]]>