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弹性模量(杨氏模量)是材料评价领域的一项重要性能指标,在工程应用和实验研究中具有重要的研究价值。弹性模量评价方法主要分为静态法和动态法;静态法主要是在力学试验机上完成,实验周期长、误差大;动态法由于其操作简单、测试精度较高,被广泛的应用在弹性模量评价领域。 高温弹性模量测试是新型无机材料、金属材料、高分子材料等材料性能评价中不可或缺的一环,在航空、国防工业等领域发挥着巨大的作用。目前国外的高温弹性模量测试仪器大多价格昂贵、维护不易,国内相关方面设备的制造还比较落后,实验室大多还采用三点弯曲法在高温条件下进行测试。本文基于声频共振法结合了虚拟技术构建了自己的高温弹性模量测试平台。 对测试系统基本测试原理-声频共振测试原理进行了介绍,建立了相关的力学模型。通过对相关模型进行解析,验证了声频测试原理。 该高温测试平台具有完整的加热系统、信号激励系统、信号采集系统和数据采集软件。数据采集采用第三方数据采集卡,使用动态链接库(DLL)技术来实现数据采集功能。数据采集软件的开发基于Labview图形化编程软件平台,提供了人性化的界面显示和丰富的操作功能,能够自动完成信号采集、频率提取、结果计算数据保存等功能。 通过对玻璃样品在常温和高温下的对比和重复性实验完成了对该测试平台的实验验证。常温环境下,使用三点弯曲法和该测试平台对相同材质样品进行了多组测试,实验结果显示:动态法测试弹性模量比静态法测试弹性模量更为精确,且两者测试数据具有很大的相关性;常温下对相同大小且材质一样的SiO2样品进行重复性实验,实验结果显示:8组实验数据的最大误差率仅为0.32%;高温下对同一样品进行了重复性实验,实验结果显示:两组测试数据变化曲线基本保持一致。实验结果证明,该测试平台不仅具有操作简单、界面显示人性化、功能丰富等特点,同时该测试平台测试结果精确、实验重复性好,具有良好的可操作行和可靠性。 高温下,分别对Al2O3陶瓷和耐火玻璃的力学性能进行了测试,实验结果表明:随着温度的升高,和耐火玻璃的弹性模量都出现不同程度的下降;在温度50-1000℃之间,Al2O3陶瓷的弹性模量下降了11.2%,呈线性下降趋势;耐火玻璃在50-400℃之间,弹性模量呈小弧度的下降趋势,温度大于400℃后,其弹性模量快速下降;该实验验证了Al2O3陶瓷出色的耐高温性质,得出该耐火玻璃临界软化点温度约为400℃。