实验力学_chapter0.ppt

实验力学的任务与作用 实验力学中的基本方法 引伸计法 引伸计法 电阻应变计 电阻应变仪，电桥 电 桥 盒 散斑法 散斑：Speckle 相干性好的激光照射在有漫反射表面的物体上，这些表面漫反射光犹如无数小的相干光源所发出的光，它们之间也是相干光，彼此之间也要发生干涉，因而在物体表面前边的空间形成了无数随机分布的亮点和暗点。 散斑法 散斑的大小和位置时随机分布的，但从总体上看是符合一定的统计规律的。 在同样的照射和记录条件下，一个漫反射表面对应着一个确定的散斑场。 在一定范围内，散斑场的运动是与物体表面各个点的运动一一对应的。--自相关性 因而可以根据对散斑运动的检测，来获得物体表面运动的信息，从而计算位移、应变、应力等力学量。 1968年，J.M.Burch 用于疲劳检验 硬度测试使用的压头种类 Zwick/Roell公司的ZHU 2.5压痕仪器 纳米材料的断裂和韧性测试 背景知识 自从1933年德国Ruska和Knoll等人在柏林制成第一台电子显微镜后，几十年来，有许多用于表面结构分析的现代仪器先后问世。如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、场离子显微镜(TEM)等。 1982年，IBM公司苏黎世实验室的葛·宾尼(Gerd Binnig)博士和海·罗雷尔(Heinrich Rohrer)博士及其同事们共同研制成功了世界第一台新型的表面分析仪器——扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope，简称STM)。 使人类第一次能够实时地观察单个原子在物质表面的排列状态和与表面电子行为有关的物理、化学性质。 在表面科学、材料科学、生命科学等领域的研究中有着重大的意义和广阔的前景，被国际科学界公认为八十年代世界十大科技成就之一。 1986年，STM的发明者被授予诺贝尔物理学奖。 宾尼等人1986年研制作成功的原子力显微镜（AFM）弥补了STM的某些不足。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 动应变测量实例 　 润扬长江公路大桥，是我国第一座由悬索桥和斜拉桥构成的组合型特大桥梁，于2000年10月20日开工，2005年4月30日建成通车，总投资58个亿，该桥全长为35.66公里，桥面平均宽31.5米（行车道宽30米），全线采用双向六车道高速公路标准设计的，设计车速度100公里/小时。 润杨大桥设计使用寿命为100年。大桥主跨跨度为1490米，是目前排名中国第一、世界第三： 排名(世界) 第一的是日本明石海峡大桥 第二的是丹麦的亨伯大桥 第三的是润扬大桥 第四是英国的亨伯格大桥 第五的是我国1999年9月建成通车的江阴大桥、 第六的则是香港的青马大桥。 动应变测点照片 应变测点照片 脆性漆层法 在被研究的物体表面涂上一层特殊的漆料，当应力作用时，某点的变形达到一定的数值后，漆层即沿着与最大主应力垂直的方向裂开，根据裂纹的出现顺序及方向，便可确定主应力的数值。 莫尔法（云纹法） 云纹（Moire）是一种物理现象。 将两块相同的丝绸物重叠起来，对着明亮的背景看去，可以看到明显的黑白相间的条纹—云纹 【实验操作与现象】 光弹性方法 双散斑场干涉（离面位移测量实例） （全息干涉） （ESPI） 注意：与全息干涉不同，ESPI的零级条纹是暗的 双散斑场干涉： 中心加载周边夹持方板的水平剪切散斑照相 近代测试技术和方法 压痕法 原子力显微镜、扫描隧道显微镜 声发射技术 超声扫描技术 虚拟仪器…… 压痕示意图 P Unloading Loading 载荷-位移曲线 h 硬度: 杨氏模量: Oliver-Pharr方法： 压痕法 布氏（Brinell) 洛氏（Rockwell) 维氏（Vickers) Berkovich 纳米压痕实验结果 纳米材料薄膜的粘结强度 原子力显微镜 三代显微镜的观察范围及典型物体 葛·宾尼(Gerd Binning) 海·罗雷尔(Heinrich Rohrer) 普通名片纸和照片质量纸 陶瓷膜表面形貌的三维图象 * * * * * * * * 飞 机 整 机 结 构 强 度 实 验 机翼破坏实验 机 身 结 构 强 度 实 验 ◆ 飞 机 整 机 结 构 强 度 实 验 空气动力试验---风洞实验 大型汽轮机 转子 结构的破坏例：