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一种陶瓷热震裂纹的实时观测方法


技术摘要:
本发明提出了一种陶瓷热震裂纹的实时观测方法,属于实验观测技术领域,特别是涉及一种陶瓷热震裂纹的实时观测方法。解决了现有的陶瓷热震后裂纹观测困难的问题。它包括使工业高速相机的图像与电脑同步,将一个带有裂纹的陶瓷片置于矩形玻璃缸内,使其一半裂纹位于水面  全部
背景技术:
陶瓷作为结构元件,其固有的脆性易于引发灾难性事故,严重制约了陶瓷材料优 异性能的发挥,严重的热冲击引起的损伤演化将导致灾难性的失效。裂纹的产生和扩展作 为目前很多情况下的主要失效形式,对工程产品的寿命影响巨大,因此研究裂纹的扩展行 为对于指导工程产品的加工和制造有着非常重要的意义。 通过对陶瓷片进行热震实验,获得具有一定规律的贯穿于陶瓷片并与陶瓷片一边 垂直的裂纹,根据裂纹之间的距离随着热震温差变化的规律,结合传热学、断裂力学和有限 元数值分析,可以得到水淬过程中试件的温度和应力场,有助于了解试件在热震下的开裂 机理。通过对陶瓷薄片热震后裂纹深度、密度的观测和基于最小能量原理的计算,可以得到 热震之后裂纹数目和长度的变化,进而解释陶瓷热震后剩余强度与裂纹之间的相互联系。
技术实现要素:
本发明为了解决现有技术中的问题,提出一种陶瓷热震裂纹的实时观测方法。 为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种陶瓷热震裂纹的实时观测方法, 它包括以下步骤: 步骤1:将工业高速相机与电脑相连,使工业高速相机的图像与电脑同步,在矩形 玻璃缸中装入1/2的蒸馏水,使工业高速相机的镜头与矩形玻璃缸正面水平相对,调节镜头 焦距,保证拍摄的图像清晰; 步骤2:将一个带有裂纹的陶瓷片置于矩形玻璃缸内,使其一半裂纹位于水面之 上,另一半裂纹位于水面之下,将LED灯置于矩形玻璃缸的侧面,通过调节LED灯的角度,使 带有裂纹的陶瓷片位于水面之上和水面之下的裂纹均能被工业高速相机清晰观测,调节好 LED灯的角度后,将LED灯的位置固定; 步骤3:取出带有裂纹的陶瓷片,将待观测陶瓷片放入马弗炉中加热,将加热后的 待观测陶瓷片用镊子取出并放入矩形玻璃缸的蒸馏水中,同时启动工业高速相机,使工业 高速相机以每秒1000张照片的速度对待观测陶瓷片进行拍摄。 更进一步的,所述矩形玻璃缸的长为20mm、宽为10mm、高为100mm、壁厚为2mm。 更进一步的,所述带有裂纹的陶瓷片和待观测陶瓷片的长度均为25mm,宽度均为 20mm,厚度均为0.385mm。 更进一步的,所述加热后的待观测陶瓷片底部在距水面高度不小于8mm的位置放 入蒸馏水中。 更进一步的,所述待观测陶瓷片放入马弗炉中的加热温度为350℃-500℃。 更进一步的,所述LED灯采用白光进行拍摄并使光束对矩形玻璃缸俯角为15°进行 打光。 3 CN 111595890 A 说 明 书 2/3 页 更进一步的,所述LED灯通过三脚架固定位置。 与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明解决了现有的陶瓷热震后裂纹观 测困难的问题。相比于现有的热震方式,本发明采用陶瓷片入水方式进行热震,陶瓷片四周 均受到热震,受热震情况复杂,更符合实际情况。本发明的观测方法更为直观,观测环境不 封闭,可以近距离观察裂纹而且所需设备价格较低,观测简单易实现。 附图说明 图1为本发明所述的陶瓷热震裂纹的实时观测装置结构示意图; 图2为本发明所述的400℃时陶瓷热震下的裂纹示意图; 图3为本发明所述的450℃时陶瓷热震下的裂纹示意图; 图4为本发明所述的350℃时陶瓷热震下的裂纹示意图; 图5为本发明所述的500℃时陶瓷热震下的裂纹示意图。 1-工业高速相机,2-电脑,3-LED灯,4-矩形玻璃缸,5-陶瓷片,6-马弗炉。
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