脆性涂層法原理

用一種特殊的涂料涂在工程構(gòu)件或模型表面結(jié)成脆性層，當(dāng)此構(gòu)件由于加載而產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)谀滁c(diǎn)達(dá)到一定的臨界值時(shí)，該點(diǎn)的涂層就出現(xiàn)一條和 應(yīng)力方向垂直的裂紋。把同一載荷下所有裂紋的端點(diǎn)連接起來(lái)，連接線(xiàn)上各點(diǎn)具有相等的應(yīng)力值，稱(chēng)為等應(yīng)力線(xiàn)。通過(guò)逐級(jí)加載，可得到幾乎遍布整個(gè)涂層表面的裂紋圖，和對(duì)應(yīng)于不同載荷的等應(yīng)力線(xiàn)。

主要有樹(shù)脂型和陶瓷型兩種。

脆性涂層法A. 樹(shù)脂型

由樹(shù)脂、溶劑和增塑劑組成，應(yīng)用較廣。通過(guò)增減增塑劑的含量，可改變涂層的靈敏度，以適應(yīng)不同溫度、濕度等試驗(yàn)條件。這種涂層一般在500?700微應(yīng)變時(shí)開(kāi)裂，但可根據(jù)試驗(yàn)的要求，采用特殊的處理技術(shù)，使開(kāi)裂的應(yīng)變提高到1500微應(yīng)變以上，或降低到100微應(yīng)變以下。這類(lèi)涂料，雖已達(dá)到無(wú)臭味、不昜燃、毒性低和濕度影響小的要求，但它的靈敏度仍明顯地受到溫度的影響。因此，不僅應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的溫度、濕度條件選擇具有不同靈敏度的涂料，而且在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)使溫度、濕度盡可能保持穩(wěn)定。這種涂料涂到構(gòu)件上后，須在室溫條件下養(yǎng)護(hù)24小時(shí)，或在比試驗(yàn)時(shí)溫度高3~6℃的烘箱中養(yǎng)護(hù)12?16小時(shí)，達(dá)到完全干燥而結(jié)成脆性層。這類(lèi)涂料只能在試驗(yàn)溫度低于38℃時(shí)應(yīng)用。

脆性涂層法B. 陶瓷型

主要原料是懸浮在揮發(fā)性載體中的瓷粉，它的靈敏度比較穩(wěn)定，在油、水等介質(zhì)中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，也不降低。在高達(dá)370℃的試驗(yàn)溫度下，仍可應(yīng)用，因而試驗(yàn)精度較高。這種涂料涂在構(gòu)件上，在空氣中干燥而成為松軟的粉末，在510?595℃的高溫下始燒到完全融熔，冷卻后就凝聚成脆性層。

脆性涂層法試驗(yàn)方法

構(gòu)件在試驗(yàn)前，表面應(yīng)先拋光，除凈油污、鐵銹和漆皮，然后噴上一層鋁粉漆，以提高裂紋清晰度，待底漆干燥后，即可噴涂脆性涂料。涂層應(yīng)厚薄均勻，厚度—般為0.15毫米左右。涂料經(jīng)養(yǎng)護(hù)處理結(jié)成脆性層后，即可對(duì)構(gòu)件進(jìn)行加載試驗(yàn)。一般采用逐級(jí)加載法，每次加載后，將所有裂紋的端點(diǎn)勾畫(huà)出來(lái)，標(biāo)上所對(duì)應(yīng)的載荷或代號(hào)，直到整個(gè)涂層表面布滿(mǎn)裂紋，或最高應(yīng)力區(qū)將進(jìn)入塑性狀態(tài)時(shí)為止。若無(wú)法進(jìn)行逐級(jí)加載，可在構(gòu)件的幾個(gè)對(duì)稱(chēng)部分上，或在幾個(gè)完全相同的構(gòu)件上，涂以不同靈敏度的涂料，在完全相同的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，以獲得對(duì)應(yīng)于不同靈敏度的裂紋圖和等應(yīng)力線(xiàn)。有時(shí)還可在涂層表面涂上染色劑，或利用靜電技術(shù)以增加裂紋清晰度。

進(jìn)行定量分桁時(shí)，須對(duì)涂層進(jìn)行標(biāo)定。通常在試驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)特制的標(biāo)定梁（用和構(gòu)件相同的材料制成，和構(gòu)件同時(shí)噴上涂料，并在相同的條件下進(jìn)行處理）施加某固定的載荷，或使構(gòu)件產(chǎn)生一定的撓度，測(cè)出涂層開(kāi)裂的應(yīng)變?chǔ)?。

構(gòu)件中的主應(yīng)力通常按下式計(jì)算：

式中σ_i為第i條等應(yīng)力線(xiàn)上各點(diǎn)的主應(yīng)力；P_i為第i條等應(yīng)力線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的載荷；P為構(gòu)件實(shí)際應(yīng)受的載荷；E為構(gòu)件材料的彈性模量；ε*為涂層開(kāi)裂的應(yīng)變。

脆性涂層法適用范圍

脆性涂層法可直接用于測(cè)試各種材料制成的工程構(gòu)件，既可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，也可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于確定最大應(yīng)力區(qū)和主應(yīng)力方向，此法顯得特別方便和有效。在嚴(yán)格控制溫度、濕度的實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)零件在靜態(tài)載荷、動(dòng)態(tài)載荷或沖擊載荷作用下的應(yīng)力分布進(jìn)行定量測(cè)定，也能達(dá)到工程設(shè)計(jì)所要求的精度。此外，還可用此法測(cè)量殘余應(yīng)力。

脆性涂層法局限性

試驗(yàn)時(shí)溫度、濕度的變化以及加載時(shí)間和歷程等因索，對(duì)樹(shù)脂型脆性涂層的靈敏度有明顯的影響，因而測(cè)量精度也必然受到影響。陶瓷型脆性涂層雖有較高的測(cè)量精度，但因焙燒溫度太高，應(yīng)用范圍受到一定的限制。另—方面，計(jì)算應(yīng)力的常用公式只在單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)才是準(zhǔn)確的，在雙向應(yīng)力場(chǎng)中會(huì)有一定的誤差。因此，脆性涂層法主要用于定性分析，并作為電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)量技術(shù)的輔助方法，即用它測(cè)出最大應(yīng)力區(qū)和主應(yīng)力方向，以便確定測(cè)量的重點(diǎn)區(qū)域和粘貼應(yīng)變計(jì)的方向，從而節(jié)約大量應(yīng)變計(jì)和測(cè)置時(shí)間。如果把此法廣泛用于定量分析，必須研制靈敏度更加穩(wěn)定的脆性涂料和探討涂層在雙向力作用下的開(kāi)裂理論和計(jì)算公式。

脆性漆法（brittle lacquer method）是一種模擬斷裂系統(tǒng)和應(yīng)力狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)方法；

脆性漆法（brittle lacquer method）是一種模擬斷裂系統(tǒng)和應(yīng)力狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)方法。由于物體表面脆性涂層受力，裂紋首先出現(xiàn)于高應(yīng)力部位，而后向低應(yīng)力部位擴(kuò)展，可直接模擬斷裂系統(tǒng)的形成過(guò)程，并根據(jù)裂紋的分布判斷主應(yīng)力的方向和相對(duì)大小。此方法不僅直觀(guān)、易于拍照研究，而且設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、易行。主要缺點(diǎn)是影響因素多、精度不高，但一般可滿(mǎn)足構(gòu)造模擬需要。 2100433B

脆性是指材料在外力作用下(如拉伸、沖擊等)僅產(chǎn)生很小的變形即斷裂破壞的性質(zhì)，與塑性相反，直到斷裂前只出現(xiàn)很小的彈性變形而不出現(xiàn)塑性變形。脆性材料抗動(dòng)荷載或沖擊能力很差。金屬材料的脆性主要取決于其成分和組織結(jié)構(gòu) 。