小尺寸材料弹性常数超声自动测量软件的开发

摘要

材料力学性能测试是材料科学研究中不可缺少的组成部分，新型材料的研制过程中会对测试方法产生新的要求。弹性常数常规的测量方法(如力学性能试验等)，对难以加工或制备的小尺寸材料，如纳米材料，无法测定。本文介绍了测量小尺寸块体纳米材料弹性常数的新方法，并构建了小尺寸材料弹性常数超声自动测量系统，重点是应用虚拟仪器技术开发了一套自动测控软件，实现了测量系统四轴运动平台的自动控制和小尺寸材料弹性常数的自动测量。 本文介绍和分析了块体纳米材料弹性常数测量方法的现状；阐明了通过测量材料中纵波和漏表面波波传播速度而间接测量材料弹性常数的理论原理；所构建的实验系统主要由四轴精密运动平台，NI公司PXI总线嵌入式控制器、运动控制卡和数字化仪以及超声脉冲发射接收仪等硬件组成，软件选用NI公司的LabVIEW虚拟仪器软件开发平台。本文第四章和第五章详细介绍了四轴运动平台闭环控制的实现和小尺寸材料弹性常数自动测量软件的开发，本文第六章利用线聚焦传感器和自动测量软件对三种小尺寸材料，铝，铜和钢的弹性常数进行了自动测量，实验结果与材料理论值和力学方法获得的值相比较，表明超声测量方法能够精确的测量材料的弹性常数。同时讨论了影响材料弹性常数的主要因素，包括散焦距、试件厚度和时间间隔测量误差。水温和材料密度对测量结果的影响忽略不计，并以铝的杨氏模量为例，对弹性常数测量精度的影响因素进行了定量分析，本研究为评价纳米材料制备工艺和表征纳米材料的力学性能奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第1章绪论

第2章基本理论

第3章材料弹性常数超声测量系统的构建

第4章四轴运动平台控制系统的闭环控制

第5章材料弹性常数超声自动测量软件的设计

第6章材料弹性常数超声自动测量软件的测试

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所获得的学术成果

致谢