一种各向同性材料三阶弹性常数测定系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种各向同性材料三阶弹性常数测定系统及方法，属于弹性常数测定技术领域。包括分别测定初始温度下被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速；根据被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速，获取被测试样的二阶弹性常数；分别测定在无约束状态下和有约束状态下，被测试样在不同温度条件下自然波速相对于初始波速的变化和热应变；根据热应变、自然波速相对于初始波速的变化和二阶弹性常数，根据热致声弹性效应，获取被测试样的三阶弹性常数。通过本发明专利技术的改进，使得实验流程简单，保证了测量精度。解决现有技术中存在的“实验装置复杂、测试流程繁琐、要求被测试样具有特定的形状尺寸且误差范围较大”问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种各向同性材料三阶弹性常数测定系统及方法


[0001]本申请涉及弹性参数测定
，特别是涉及一种各向同性材料三阶弹性常数测定系统及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]弹性常数是描述固体材料力学性质的重要参数，其中二阶弹性常数反映了材料的线性弹性行为，而三阶弹性常数则与材料的非线性弹性响应有关，涉及到晶格非简谐、波形畸变、边频带以及高次谐波等效应，在材料性能的表征与检测中起着重要作用。
[0004]目前，实验测量固体材料三阶弹性常数的传统方法主要有单轴压缩法、静水压力法、谐波生成法等。其中，单轴压缩法和静水压力法主要是测量单轴和静水加载条件下试样中小振幅声波速度的变化。田家勇学者在论文《岩石三阶弹性模量的高精度测定研究》中通过脉冲回波法测量了双轴加载条件下沿薄板岩样厚度方向传播的超声横、纵波波速变化，来测定岩石的三阶弹性模量。但是，该方法需要复杂的应力加载测量装置，实验费时费力且误差范围较大。
[0005]姜文华学者在论文《测量三阶弹性常数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种各向同性材料三阶弹性常数测定系统，其特征是，包括环境箱、计算机、超声脉冲信号发生器、换能器和示波器；所述环境箱用于进行各向同性材料三阶弹性常数的测定实验；所述计算机用于实时监控环境箱内的温度，控制升温间隔和恒温时间；所述超声脉冲信号发生器用于发出激发电信号；所述换能器用于将激发电信号转换为力信号作用于被测试样并采集被测试样的脉冲回波信号及尾波信号通过超声脉冲信号发生器传输至示波器；所述示波器用于显示脉冲回波波形和尾波波形，将脉冲回波波形和尾波波形传输至计算机以进行波形分析。2.如权利要求1所述的各向同性材料三阶弹性常数测定系统，其特征是，所述环境箱内包括控温系统、支撑件和夹持件；控温系统用于根据计算机的指令调节环境箱内的温度、升温间隔和恒温时间；支撑件设置于所述环境箱内，用于支撑被测试样；夹持件沿所述被测试样施加固定约束的方向设置于被测试样两侧，用于对被测试样施加固定约束。3.一种各向同性材料三阶弹性常数测定方法，其特征是，包括：分别测定初始温度下被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速；根据所述被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速，获取被测试样的二阶弹性常数；分别测定在无约束状态下和有约束状态下，所述被测试样在不同温度条件下自然波速相对于初始波速的变化和热应变；根据热应变、自然波速相对于初始波速的变化和二阶弹性常数，根据热致声弹性效应，获取被测试样的三阶弹性常数。4.如权利要求3所述的各向同性材料三阶弹性常数测定方法，其特征是，在分别测定初始温度下被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速之前，还包括：测定被测材料的线性膨胀系数，加工被测试样。5.如权利要求4所述的各向同性材料三阶弹性常数测定方法，其特征是，通过静态热机械分析法测定被测材料的线性膨胀系数。6.如权利要求3所述的各向同性材料三阶弹性常数测定方法，其特征是，测定初始温度下被测试样的初始材料密度、初始横波波速和初始纵波波速的方法包括：将被测试样加热至预定的初始温度，根据被测试样的质量和体积，计算得到被测试样的初始材料密度；通过超声脉冲信号发生器和横波换能器采集横波的脉冲回波波形，根据两次获取脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，陈雷，刘刚，秦福敏，王志聪，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：