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什么是应力测量仪?应力测量仪的应用及原理

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2024/5/15 11:51:55

什么是应力测量仪

应力测量仪是测量施加在材料上的应力的装置。

根据用途的不同,测量压力的机器有多种类型,但在这里我们将讨论一般测量压力的机器。应力有两种类型:压应力和拉应力,如果任一应力过高,都可能导致部件损坏。除了机械外力产生的应力外,还有单个部件本身因热处理、成膜等原因产生的残余应力。

强化玻璃和钢筋材料通过在其表面故意产生残余压应力来提高产品的强度。

应力测量仪的应用

应力测量仪器不仅应用于产品开发领域,还应用于热处理、成膜、玻璃强化等领域。在研发领域,我们可以通过了解零件中产生的应力来检查零件的强度,相反,我们可以通过减少不必要的形状来减轻重量和成本。

在半导体工业中,各种薄膜沉积在硅片上,但薄膜沉积会在产品中产生应力。应力过大会导致薄膜剥落,因此通过应力测量进行质量控制极其重要。

另外,玻璃被强化时,通过增加表面附近的压应力来增加强度,并且在强化过程之后还要进行应力测量。

应力测量仪原理

应力测量仪器的原理根据测量方法的不同而有所不同,但它们都检测被测物体中发生的应变。扭曲是指物体因外力而膨胀、收缩、扭曲或变形。

应力是单位面积产生的力,通过外力引起的应变乘以材料的杨氏模量来计算。因此,应力测量仪器并不直接测量应力,而是通常捕获外力在材料中引起的应变量,并将其乘以杨氏模量将其转换为应力值。

应变检测方法有多种类型,并且已经开发出利用每种原理的应力测量仪器。

应力测量仪的类型

应力测量仪器有多种类型,具体取决于要测量的产品和应力的大小。有四种典型类型:

1. 应变片

应变片用于测量结构件等的应力。这是一种根据电阻变化检测粘贴部分变形的装置。使用应变片测量应力只能测量应变片所附着的区域。

另外,不仅粘贴应变片的位置,粘贴的方向也很重要。它还可用于验证使用 CAE 进行的结构分析。

2、红外检测

与应变仪一样,红外应力测量也是一种用于测量结构部件应力的方法。当材料受到外力变形时,由于热弹性效应,其表面温度会发生变化。

红外应力测量是一种检测物体表面因应变而发生的温度变化所产生的应力的装置。应变计只能测量其附着点的应力,但红外应力测量可以测量大范围的应力。

3. 激光光反射

使用激光反射的应力测量用于测量薄膜沉积过程中的应力。该方法通过比较成膜前后激光的反射来计算由于基板翘曲而引起的曲率半径的变化,并将其转换为成膜引起的膜应力。使用激光的应力测量也用于评估半导体硅晶片和钢化玻璃。

4. X 射线衍射

X射线衍射应力测量用于测量钢材热处理和表面处理产生的残余压应力。 X射线衍射是用波长与原子间距相似的X射线照射具有规则排列的原子的材料,并利用散射的X射线的衍射的测量方法。

X射线衍射不仅用于应力测量,还用于材料的定性和定量分析、晶体尺寸和晶格应变的计算等各种分析。


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