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材料工程/2010年5期
透明聚碳酸酯板材的应力条纹值信息研究
Stress-fringe Information of Transparent Polycarbonate Plates
张博,厉蕾
(北京航空材料研究院,北京100095
ZHANG Bo, LI Le
( Beijing Institute of Aeronautical Materials, Beijing 100095, China)
摘要:根据 Tardy补偿法的原理,对透明件用聚碳酸酯(PC)板材进行热光曲线实验,在不同加载状态下对条纹级次的变
化进行了分析。结果表明:PC材料仅需要较小的载荷即可出现理想的条纹级次;PC材料受力后的应力响应时间对条纹
级次有很大的影响;挤出成型获得的PC材料具有惟一的加载方向以获得规则的条纹图。同时,本研究获得了PC材料
的条纹值这一重要基础数据
关键词:聚碳酸酯;热光曲线;数字光弹法; Tardy补偿法
中图分类号:TG115.5文献标识码:A文章编号:1001-4381(2010)05-0038-03
Abstract: The heat-optical curve and stress-fringe information of polycarbonate(PC) materials were
studied by adopting Tardy compensation method. Several problems were discussed based on the phe-
nomenon of fringe order in different loading state. The results show that PC just needs small loads to
provide the ideal fringe order. The loading time has big influence on the fringe order. There is only
one regular fringe pattern in different loading direction of PC which produced by extrusion molding.
The"f is obtained accurately, which is essential data to the calculation for the stress in digital photo
elasticity method
K
heat-opi
h
Tardy compensatio
作为具有优异的高抗冲击性结构材料,聚磯酸酯提供了数据支持。
( Polycarbonate,PC)材料成为制造先进飞机座舱透明
件的主要材料之一リ。鉴于透明件在飞机整体结构中1实验
的地位,其服役的可靠性就显得尤为重要。由应力产
生的裂纹故障是飞机座舱透明件失效的主要原因之1.1实验材料及设备
,如何测量透明件的应力一直是中外科学家研究的
Lexan9034聚碳酸酯板材(美国GE公司生产)。
课题。由于聚碳酸酯属于具有人工双折射特性的光弹试样厚度9mm,直径40mm。采用R409-2型光弹仪,
性材料,因此数字光弹法被认为具有测量其应力的可光源为钠光源。热光曲线实验使用烘箱。
能性。采用数字光弹法对材料进行应力计算,等差线1.2实验方法
的条纹级次与不同温度下的材料条纹值是应力计算的
(1)热光曲线实验:选择载荷与升温方式,测定试
基础数据,所以必须了解光弹性材料人工双折射性样在圆偏振光场中的条纹级次。
能随温度而变化的规律。热光曲线实验是探寻此规律
(2)条纹级次的读取方法:采用对径受压圆盘理论
的实验手段。其原理如下:受一定载荷的材料在单色模型,获得在不同的温度下材料受载后的中心点条纹
光的圆偏振光场中,随着温度的升高条纹级次会随之级次,非整数级条纹级次则采用 Tardy补偿法进行读
变化,把条纹级次随温度升高而变化的数值连成一条数。具体步骤如下:1)将光路系统设置为正交圆偏振
曲线,即为热光曲线?。本研究通过对聚碳酸酯板材光场,并使起偏镜和检偏镜的光轴分别与被测点的两
进行热光曲线实验,掌握了该材料条纹级次随温度变个应力主轴方向一-致,1/4波片的快轴和慢轴与偏振
化的规律,对不同的载荷、温度和加载方式下产生不同镜光轴的相对位置保持不变;2)确定被测点条纹级数
条纹的现象进行了分析,完善了透明材料的条纹值标所处的范围n和n+1;3)单独旋转检偏镜,观察等差
定方法,为数字光弹法在透明材料应力测量中的应用线的移动。如果与被测点相邻的级整数级等差线移