云纹干涉法的倍增技术及在新材料实验研究中的应用

【摘要】：本文首先对云纹干涉法的理论与技术研究进行了述评。详细阐述了云纹干涉法的波前干涉理论,概括总结了云纹干涉法的制栅技术与载波技术,展望了云纹干涉法的发展前景。在此基础上,本文将云纹干涉法与载波法、倍增技术相结合,提出并实现了一种位移场和应变场云纹条纹倍增方法。该方法使得现有云纹干涉法的测量灵敏度提高二倍甚至达到一个量级,有助于云纹干涉法在细观力学领域和小变形测量中的广泛应用,文中对该方法给出了严格的理论推导和实验验证。 本文首次综合应用云纹干涉法、扫描电镜、形貌仪、激光拉曼微探针技术等现代实验测试手段对Ce—TZP结构陶瓷在拉伸、压缩、弯曲等多种受力状态下的相变区和相变塑性进行了研究。发现了Ce—TZP结构陶瓷材料在室温下应力诱发相变时相变区发展的不均匀形式和带状局部分布等新现象。测试结果表明,相变带内的塑性体膨胀与剪切变形同量级,即变形局部化表现为宏观体膨胀剪切带。这些新的实验现象和结果为深入研究ZrO,相变多晶体的细观本构理论和变形局部化行为提供了重要的实验依据。 本文首次用云纹干涉法研究了CALL混杂复合材料的弯曲性能。得到了CALL混杂复合材料在纤维方向和垂直方向弯曲时横截面上的剪应变分布规律及其破坏特征。结果表明,碳纤维/环氧树脂层的剪应变明显大于铝层,但各自服从沿截面呈抛物线分布规律;CALL混杂复合材料在纤维方向的弯曲破坏形式是分层破坏或碳纤维/环氧树脂层剪切破坏,在垂直于纤维方向的弯曲破坏是由受拉面的碳纤维/环氧树脂层拉伸破坏所致。 本文还首次将云纹干涉法应用于铜基多晶体形状记忆合金伪弹性的实验研究中,获得了各晶粒相变塑性的全场分布。实验发现,一些晶粒内部的相变塑性几乎均匀分布,而各晶粒之间的变形差异很大,在一些晶界上存在着很大的变形。 本文以上工作无论是对发展云纹干涉法的理论与技术,还是对认识新材料的力学规律都具有重要意义。