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，測量壓力的機器有多種類型，但在這里我們將討論一般測量壓力的機器。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)力測量進行質(zhì)量控制極其重要。

另外，當(dāng)玻璃被強化時，通過增加表面附近的壓應(yīng)力來增加強度，并且在強化過程之后還要進行應(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。它還可用于驗證使用 CAE 進行的結(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)變計只能測量其附著點的應(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)變的計算等各種分析。