论文部分内容阅读
汽车档风玻璃、飞机两侧窗户、宇航员的头盔防护罩等均采用聚合物薄板制品,其制品表面光洁度、尺寸精度、表面内应力等成为影响使用寿命和光学、力学性能的主要因素。表面光洁度及尺寸精度均可以通过相应的检测手段实现精确测量,并可以通过改变模具加工精度、改善工艺配方、提高控制工艺参数精度等方法达到要求。本文基于声弹性理论结合聚合物薄板制品的结构特性,对瑞利波测量聚合物薄板内应力的理论基础进行了研究。通过理论推导提出可以快速、精确、定性地实现聚合物薄板内应力测量的相对声系数法,相对声速系数法可以有效地避免难以测量的声弹性系数测量。通过构建的实验装置进行了实验验证,并在大量实验数据的基础上建立了基于声速变化的内应力测量模型。可以有效地对聚合物薄板内应力进行快速、精确、定性的测量。对改善工艺条件,降低成型过程聚合物薄板内应力的产生,提供了有利保证。论文主要工作如下：1、综合分析了瑞利波传播的特性及应用,研究了平面应力状态下的瑞利波传播声速和聚合物薄板内应力之间的对应关系。基于声弹性理论基础提出了相对声速系数法,通过相对声速系数建立了聚合物薄板内应力与瑞利波声速之间的关系,避开了难以测量的声弹性系数,为瑞利波快速测量聚合物薄板内应力的分布提供了理论基础。2、瑞利波测量聚合物薄板内应力的实验平台的搭建：基于相对声速系数法研制开发了一套瑞利波测量系统,能够实现瑞利波的发射和接收；在瑞利波测量系统的基础上研制了基于差分法原理精确测量探头距离的伺服驱动装置,以及基于相对声速系数测量的标定装置。3、基于上述搭建的实验平台,通过实验验证了相对声速系数法的可行性：通过实验确定聚碳酸酯薄板无内应力时瑞利波传播声速；聚碳酸酯薄板拉伸时,瑞利波传播方向与拉伸应力方向平行或垂直的相对声速系数的实验验证；Moldflow模拟的内应力分布与实验测量的内应力分布对比分析,确定相对声速系数法的准确性.4、根据内应力与瑞利波传播声速的实验数据,建立了基于瑞利波传播声速的聚合物薄板内应力的软测量模型。最后将测量模型嵌入到瑞利波波测量系统中,实现了聚合物薄板内应力分布及大小的快速测量。