什么是應(yīng)力測量儀？應(yīng)力測量儀的應(yīng)用及原理

什么是應(yīng)力測量儀？

應(yīng)力測量儀是測量施加在材料上的應(yīng)力的裝置。

根據(jù)用途的不同，測量壓力的機(jī)器有多種類型，但在這里我們將討論一般測量壓力的機(jī)器。應(yīng)力有兩種類型：壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，如果任一應(yīng)力過高，都可能導(dǎo)致部件損壞。除了機(jī)械外力產(chǎn)生的應(yīng)力外，還有單個部件本身因熱處理、成膜等原因產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。

強(qiáng)化玻璃和鋼筋材料通過在其表面故意產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力來提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。

應(yīng)力測量儀的應(yīng)用

應(yīng)力測量儀器不僅應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域，還應(yīng)用于熱處理、成膜、玻璃強(qiáng)化等領(lǐng)域。在研發(fā)領(lǐng)域，我們可以通過了解零件中產(chǎn)生的應(yīng)力來檢查零件的強(qiáng)度，相反，我們可以通過減少不必要的形狀來減輕重量和成本。

在半導(dǎo)體工業(yè)中，各種薄膜沉積在硅片上，但薄膜沉積會在產(chǎn)品中產(chǎn)生應(yīng)力。應(yīng)力過大會導(dǎo)致薄膜剝落，因此通過應(yīng)力測量進(jìn)行質(zhì)量控制極其重要。

另外，當(dāng)玻璃被強(qiáng)化時，通過增加表面附近的壓應(yīng)力來增加強(qiáng)度，并且在強(qiáng)化過程之后還要進(jìn)行應(yīng)力測量。

應(yīng)力測量儀原理

應(yīng)力測量儀器的原理根據(jù)測量方法的不同而有所不同，但它們都檢測被測物體中發(fā)生的應(yīng)變。扭曲是指物體因外力而膨脹、收縮、扭曲或變形。

應(yīng)力是單位面積產(chǎn)生的力，通過外力引起的應(yīng)變乘以材料的楊氏模量來計(jì)算。因此，應(yīng)力測量儀器并不直接測量應(yīng)力，而是通常捕獲外力在材料中引起的應(yīng)變量，并將其乘以楊氏模量將其轉(zhuǎn)換為應(yīng)力值。

應(yīng)變檢測方法有多種類型，并且已經(jīng)開發(fā)出利用每種原理的應(yīng)力測量儀器。

應(yīng)力測量儀的類型

應(yīng)力測量儀器有多種類型，具體取決于要測量的產(chǎn)品和應(yīng)力的大小。有四種典型類型：

1. 應(yīng)變片

應(yīng)變片用于測量結(jié)構(gòu)件等的應(yīng)力。這是一種根據(jù)電阻變化檢測粘貼部分變形的裝置。使用應(yīng)變片測量應(yīng)力只能測量應(yīng)變片所附著的區(qū)域。

另外，不僅粘貼應(yīng)變片的位置，粘貼的方向也很重要。它還可用于驗(yàn)證使用 CAE 進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分析。

2、紅外檢測

與應(yīng)變儀一樣，紅外應(yīng)力測量也是一種用于測量結(jié)構(gòu)部件應(yīng)力的方法。當(dāng)材料受到外力變形時，由于熱彈性效應(yīng)，其表面溫度會發(fā)生變化。

紅外應(yīng)力測量是一種檢測物體表面因應(yīng)變而發(fā)生的溫度變化所產(chǎn)生的應(yīng)力的裝置。應(yīng)變計(jì)只能測量其附著點(diǎn)的應(yīng)力，但紅外應(yīng)力測量可以測量大范圍的應(yīng)力。

3. 激光光反射

使用激光反射的應(yīng)力測量用于測量薄膜沉積過程中的應(yīng)力。該方法通過比較成膜前后激光的反射來計(jì)算由于基板翹曲而引起的曲率半徑的變化，并將其轉(zhuǎn)換為成膜引起的膜應(yīng)力。使用激光的應(yīng)力測量也用于評估半導(dǎo)體硅晶片和鋼化玻璃。

4. X 射線衍射

X射線衍射應(yīng)力測量用于測量鋼材熱處理和表面處理產(chǎn)生的殘余壓應(yīng)力。 X射線衍射是用波長與原子間距相似的X射線照射具有規(guī)則排列的原子的材料，并利用散射的X射線的衍射的測量方法。

X射線衍射不僅用于應(yīng)力測量，還用于材料的定性和定量分析、晶體尺寸和晶格應(yīng)變的計(jì)算等各種分析。