實(shí)驗(yàn)力學(xué)chapter1(cdp)

1、 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 力力 學(xué)學(xué) 陳登平陳登平 力學(xué)樓力學(xué)樓414414 TEL: 87651820 TEL: 87651820E-MAIL: E-MAIL: CHENDPCHENDP7402163.7402163.COMCOM先修課程：材料力學(xué)、理論力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)先修課程：材料力學(xué)、理論力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu) 力學(xué)力學(xué)教材及參考書：教材及參考書： 1 1實(shí)驗(yàn)力學(xué)實(shí)驗(yàn)力學(xué)，蓋秉正主編，蓋秉正主編，20062006年年 2 2實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，張如一、陸耀楨主編，機(jī)，張如一、陸耀楨主編，機(jī)械工業(yè)出版社，械工業(yè)出版社，19811981年年 3 3 工程實(shí)驗(yàn)力學(xué)工程實(shí)驗(yàn)力學(xué)，計(jì)欣華、鄧宗白等編著

2、，計(jì)欣華、鄧宗白等編著，機(jī)械工業(yè)出版社，機(jī)械工業(yè)出版社，20052005年年考核方式：實(shí)驗(yàn)成績(jī)，平時(shí)，期末考試成績(jī)?？己朔绞剑簩?shí)驗(yàn)成績(jī)，平時(shí)，期末考試成績(jī)。 課程內(nèi)容課程內(nèi)容第第1 1章、章、 緒論緒論實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)中的基本方法實(shí)驗(yàn)力學(xué)中的基本方法實(shí)驗(yàn)力學(xué)的發(fā)展概況實(shí)驗(yàn)力學(xué)的發(fā)展概況課程內(nèi)容課程內(nèi)容第第2 2章、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析章、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析誤差分析中的基本概念誤差分析中的基本概念有效數(shù)字及其運(yùn)算法則有效數(shù)字及其運(yùn)算法則誤差分析的理論基礎(chǔ)誤差分析的理論基礎(chǔ) 間接測(cè)量值的誤差估計(jì)間接測(cè)量值的誤差估計(jì) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表示方法課程內(nèi)容

3、課程內(nèi)容第第3 3章、章、量綱分析與相似律量綱分析與相似律量綱分析是分析和研究問題的有力手段和方法量綱分析是分析和研究問題的有力手段和方法物理量的度量物理量的度量量綱及量綱分析量綱及量綱分析量綱分析的實(shí)質(zhì)量綱分析的實(shí)質(zhì)量綱分析的簡(jiǎn)史量綱分析的簡(jiǎn)史量綱的冪次表示量綱的冪次表示 定理定理相似律相似律運(yùn)用運(yùn)用 定理的注意點(diǎn)定理的注意點(diǎn)理論分析與實(shí)驗(yàn)研究歷來是人們認(rèn)識(shí)自然和解理論分析與實(shí)驗(yàn)研究歷來是人們認(rèn)識(shí)自然和解決工程問題的兩個(gè)重要手段決工程問題的兩個(gè)重要手段，二者相輔相成，二者相輔相成。實(shí)驗(yàn)是理論的基礎(chǔ)，也是科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)是理論的基礎(chǔ)，也是科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。英國(guó)科學(xué)家羅杰爾英國(guó)科學(xué)家羅杰爾.

4、.培根曾指出：培根曾指出：“沒有實(shí)驗(yàn)，沒有實(shí)驗(yàn)，任何新的東西不能深知。任何新的東西不能深知?！苯茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展無不與實(shí)驗(yàn)有著密切的聯(lián)近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展無不與實(shí)驗(yàn)有著密切的聯(lián)系。系。第第1章、章、 緒論緒論1 1 實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)從觀測(cè)開始實(shí)驗(yàn)從觀測(cè)開始哥白尼哥白尼15431543年，年，天體運(yùn)行說天體運(yùn)行說，打破了統(tǒng)治，打破了統(tǒng)治10001000多年的地多年的地心說，但主觀認(rèn)為行星軌道是圓的。心說，但主觀認(rèn)為行星軌道是圓的。開普勒開普勒積累了他和老師積累了他和老師（丹麥（丹麥天文學(xué)家第谷）天文學(xué)家第谷）兩代人的觀察，兩代人的觀察，經(jīng)過經(jīng)過9 9年時(shí)間，終于給出正確

5、表述：一切行星繞太陽(yáng)年時(shí)間，終于給出正確表述：一切行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓的，太陽(yáng)位于一個(gè)焦點(diǎn)上。收入在運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓的，太陽(yáng)位于一個(gè)焦點(diǎn)上。收入在16191619年年宇宙的和諧宇宙的和諧一書中。一書中。伽利略，實(shí)驗(yàn)科學(xué)之父伽利略，實(shí)驗(yàn)科學(xué)之父?jìng)髡f在比莎斜塔上做了自由落體實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是通過傳說在比莎斜塔上做了自由落體實(shí)驗(yàn)，實(shí)際上是通過研究擺的運(yùn)動(dòng)和斜面上的運(yùn)動(dòng)，得到了慣性定律、落研究擺的運(yùn)動(dòng)和斜面上的運(yùn)動(dòng)，得到了慣性定律、落體定律和拋體運(yùn)動(dòng)定律。體定律和拋體運(yùn)動(dòng)定律。16381638年，年，兩門新科學(xué)兩門新科學(xué)15941594年，年，論機(jī)械論機(jī)械，第一本力學(xué)書，第一本力學(xué)書16051605

6、年，把觀察和實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)研究的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。把年，把觀察和實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)研究的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。把邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合這一科學(xué)方法論的創(chuàng)始人。邏輯推理和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合這一科學(xué)方法論的創(chuàng)始人。實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用牛頓牛頓16871687年，在總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)年，在總結(jié)前人成果的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，發(fā)表律，發(fā)表自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，建立了牛頓力學(xué)體，建立了牛頓力學(xué)體系。系。達(dá)芬奇，達(dá)芬奇，1616世紀(jì)頗有影響力的力學(xué)家世紀(jì)頗有影響力的力學(xué)家研究了飛行原理，繪下了湍流渦旋圖，進(jìn)行過梁的實(shí)驗(yàn)，研究了飛行原理，繪下了湍流渦旋圖，進(jìn)行過梁的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)過升降機(jī)

7、，繪出過人體解剖圖。其科學(xué)思想，在科設(shè)計(jì)過升降機(jī)，繪出過人體解剖圖。其科學(xué)思想，在科學(xué)史上也具有劃時(shí)代的意義。學(xué)史上也具有劃時(shí)代的意義。隨著科學(xué)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不局限于對(duì)大自然的觀測(cè)，隨著科學(xué)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不局限于對(duì)大自然的觀測(cè)，而是有目的的導(dǎo)致一些現(xiàn)象的出現(xiàn)，然后去觀測(cè)它，分析而是有目的的導(dǎo)致一些現(xiàn)象的出現(xiàn)，然后去觀測(cè)它，分析它，力求得出規(guī)律性的東西。這類實(shí)驗(yàn)有在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地測(cè)它，力求得出規(guī)律性的東西。這類實(shí)驗(yàn)有在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地測(cè)量，有在實(shí)驗(yàn)室的模型實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)。這些是當(dāng)今實(shí)驗(yàn)量，有在實(shí)驗(yàn)室的模型實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)。這些是當(dāng)今實(shí)驗(yàn)研究的主要特征。研究的主要特征。實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任

8、務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)是用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分實(shí)驗(yàn)力學(xué)是用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析的一門學(xué)科析的一門學(xué)科，是一門與工程實(shí)際聯(lián)系密切，是一門與工程實(shí)際聯(lián)系密切的學(xué)科的學(xué)科。以結(jié)構(gòu)物的原型或模型為研究對(duì)象，通過對(duì)以結(jié)構(gòu)物的原型或模型為研究對(duì)象，通過對(duì)力學(xué)、物理量的測(cè)量來揭示其力學(xué)性態(tài)和變力學(xué)、物理量的測(cè)量來揭示其力學(xué)性態(tài)和變化規(guī)律?；?guī)律。為理論研究提供驗(yàn)證，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，為理論研究提供驗(yàn)證，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效分析對(duì)工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行失效分析實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用解決工程實(shí)際中的各種強(qiáng)度問題。解決工程實(shí)際中的各種強(qiáng)度問題。測(cè)定零件或結(jié)構(gòu)本身在工作過程中所受載荷

9、測(cè)定零件或結(jié)構(gòu)本身在工作過程中所受載荷的大小、方向、特點(diǎn)及其變化情況的大小、方向、特點(diǎn)及其變化情況確定零件或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)等確定零件或結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)等根據(jù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的研究結(jié)果，合理地選擇根據(jù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的研究結(jié)果，合理地選擇零件或結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和截面形狀。零件或結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和截面形狀。實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用施工中的盧浦大橋施工中的盧浦大橋建成后的盧浦大橋建成后的盧浦大橋?qū)嶒?yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用實(shí)驗(yàn)力學(xué)的任務(wù)與作用載荷情況： 載荷形式 靜、動(dòng) 載荷大小材料結(jié)構(gòu)形式支撐形式環(huán)境：動(dòng)力、風(fēng)、水溫度、磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)：位移、 速度、 加速度變形：應(yīng)力、 應(yīng)變材料： 材料性能 疲勞強(qiáng)度 斷

10、裂性能結(jié)構(gòu)：固有頻率阻尼、剛度 強(qiáng)度船舶建筑飛行器安全性可靠性穩(wěn)定性 海洋石油鉆井平臺(tái)海洋石油鉆井平臺(tái)Recent (2001) failure of offshore oil platform near Brazil地面鐵條使地面鐵條使輪胎爆裂，輪胎爆裂，碎片侵入發(fā)碎片侵入發(fā)動(dòng)機(jī)。動(dòng)機(jī)。 飛飛機(jī)機(jī)整整機(jī)機(jī)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)度度實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn) 軸軸 葉輪葉輪 疲勞斷裂破壞疲勞斷裂破壞 轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)子軸 疲勞開裂疲勞開裂 疲勞斷裂破壞疲勞斷裂破壞2000年年8月月27日下午日下午3時(shí)時(shí)20分，臺(tái)灣南部高屏大橋斷裂分，臺(tái)灣南部高屏大橋斷裂，大橋中間下陷部分長(zhǎng)達(dá)，大橋中間下陷部分長(zhǎng)達(dá)100米。米。17輛車墜河，輛車

11、墜河，22人人受傷。受傷。 采沙過度，河面沉降采沙過度，河面沉降10余米，橋墩先斷裂。余米，橋墩先斷裂。上海上海 東方明珠電視塔東方明珠電視塔 高高300m 球徑球徑45m 大型水利工程設(shè)施大型水利工程設(shè)施2 2 實(shí)驗(yàn)力學(xué)中的基本方法實(shí)驗(yàn)力學(xué)中的基本方法直接法間接法比擬法機(jī)械引伸計(jì)法電測(cè)法脆性涂層法莫爾法光測(cè)法聲測(cè)法X射線法薄膜比擬法流體比擬法電場(chǎng)比擬法引伸計(jì)法引伸計(jì)法誤差：+/-1%+/-7%電阻應(yīng)變測(cè)量電阻應(yīng)變測(cè)量 傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。另一種信息的裝置。 物理量物理量電量電量 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電

12、信號(hào)。因目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。換成電信號(hào)的裝置。 如電阻應(yīng)變計(jì)把外界輸入的應(yīng)變?nèi)珉娮钁?yīng)變計(jì)把外界輸入的應(yīng)變 （非電信號(hào)）（非電信號(hào)）轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)的裝置。轉(zhuǎn)換成電阻信號(hào)的裝置。 電阻應(yīng)變測(cè)量法是用應(yīng)變計(jì)測(cè)定構(gòu)件表面應(yīng)變，電阻應(yīng)變測(cè)量法是用應(yīng)變計(jì)測(cè)定構(gòu)件表面應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力再根據(jù)應(yīng)力- -應(yīng)變關(guān)系確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實(shí)應(yīng)變關(guān)系確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實(shí)驗(yàn)應(yīng)力方法。驗(yàn)應(yīng)力方法。電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變儀，電橋電阻應(yīng)變儀，電橋電電 橋橋 盒盒DV

13、i1R2R3R4RBC顯示記錄儀顯示記錄儀放大器放大器案例：案例：橋梁固有頻率測(cè)量橋梁固有頻率測(cè)量電阻應(yīng)變計(jì)電阻應(yīng)變計(jì)應(yīng)變傳感器的作用應(yīng)變傳感器的作用動(dòng)應(yīng)變測(cè)量實(shí)例動(dòng)應(yīng)變測(cè)量實(shí)例 潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋，是我國(guó)第一座由懸索橋和斜拉橋構(gòu)成潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋，是我國(guó)第一座由懸索橋和斜拉橋構(gòu)成的組合型特大橋梁，于的組合型特大橋梁，于20002000年年1010月月2020日開工，日開工，20052005年年4 4月月3030日建日建成通車，總投資成通車，總投資5858個(gè)億，該橋全長(zhǎng)為個(gè)億，該橋全長(zhǎng)為35.6635.66公里，橋面平均寬公里，橋面平均寬31.531.5米（行車道寬米（行車道寬3030米），全線

14、采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)米），全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)車速度計(jì)的，設(shè)計(jì)車速度100100公里公里/ /小時(shí)。小時(shí)。 潤(rùn)楊大橋設(shè)計(jì)使用壽命為潤(rùn)楊大橋設(shè)計(jì)使用壽命為100100年。大橋主跨跨度為年。大橋主跨跨度為14901490米，米，是目前排名中國(guó)第一、世界第是目前排名中國(guó)第一、世界第三：三： 排名排名( (世界世界) ) 第一的是日本明石海峽大橋第一的是日本明石海峽大橋 第二的是丹麥的亨伯大橋第二的是丹麥的亨伯大橋 第三的是潤(rùn)揚(yáng)大橋第三的是潤(rùn)揚(yáng)大橋 第四是英國(guó)的亨伯格大橋第四是英國(guó)的亨伯格大橋 第五的是我國(guó)第五的是我國(guó)19991999年年9 9月建月建成通車的江陰大橋、成

15、通車的江陰大橋、 第六的則是香港的青馬大橋。第六的則是香港的青馬大橋。動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)照片動(dòng)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)照片應(yīng)應(yīng)變變測(cè)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)照照片片光彈性方法光彈性方法 光彈性實(shí)驗(yàn)法是運(yùn)用光學(xué)原理研究彈性力學(xué)問題的一種應(yīng)力分析方法；光彈性實(shí)驗(yàn)法是運(yùn)用光學(xué)原理研究彈性力學(xué)問題的一種應(yīng)力分析方法；也就是用具有暫時(shí)雙折射效應(yīng)的透明塑料按一定比例制成構(gòu)件模型，置于也就是用具有暫時(shí)雙折射效應(yīng)的透明塑料按一定比例制成構(gòu)件模型，置于偏振光場(chǎng)中，施加一定的載荷，利用偏振光通過透明受力模型獲得干涉條偏振光場(chǎng)中，施加一定的載荷，利用偏振光通過透明受力模型獲得干涉條紋圖，直接確定模型各點(diǎn)的主應(yīng)力差和主應(yīng)力方向，通過計(jì)算，就能確定紋圖，直接確

16、定模型各點(diǎn)的主應(yīng)力差和主應(yīng)力方向，通過計(jì)算，就能確定模型受載時(shí)各部位的應(yīng)力大小和方向模型受載時(shí)各部位的應(yīng)力大小和方向脆性漆層法脆性漆層法在被研究的物體表面涂上一層特殊的漆料，當(dāng)在被研究的物體表面涂上一層特殊的漆料，當(dāng)應(yīng)力作用時(shí)，某點(diǎn)的變形達(dá)到一定的數(shù)值后，應(yīng)力作用時(shí)，某點(diǎn)的變形達(dá)到一定的數(shù)值后，漆層即沿著與最大主應(yīng)力垂直的方向裂開，根漆層即沿著與最大主應(yīng)力垂直的方向裂開，根據(jù)裂紋的出現(xiàn)順序及方向，便可確定主應(yīng)力的據(jù)裂紋的出現(xiàn)順序及方向，便可確定主應(yīng)力的數(shù)值。數(shù)值。莫爾法（云紋法）莫爾法（云紋法）云紋（Moire）是一種物理現(xiàn)象。將兩塊相同的絲綢物重疊起來，對(duì)著明亮的背景看去，可以看到明顯的黑白

17、相間的條紋云紋云紋散斑法散斑法散斑：散斑：SpeckleSpeckle相干性好的激光照射在相干性好的激光照射在有漫反射表面的物體上，有漫反射表面的物體上，這些表面漫反射光猶如這些表面漫反射光猶如無數(shù)小的相干光源所發(fā)無數(shù)小的相干光源所發(fā)出的光，它們之間也是出的光，它們之間也是相干光，彼此之間也要相干光，彼此之間也要發(fā)生干涉，因而在物體發(fā)生干涉，因而在物體表面前邊的空間形成了表面前邊的空間形成了無數(shù)隨機(jī)分布的亮點(diǎn)和無數(shù)隨機(jī)分布的亮點(diǎn)和暗點(diǎn)。暗點(diǎn)。散斑法散斑法散斑的大小和位置時(shí)隨機(jī)分布的，但從總體散斑的大小和位置時(shí)隨機(jī)分布的，但從總體上看是符合一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。上看是符合一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。在同樣的照

18、射和記錄條件下，一個(gè)漫反射表在同樣的照射和記錄條件下，一個(gè)漫反射表面對(duì)應(yīng)著一個(gè)確定的散斑場(chǎng)。面對(duì)應(yīng)著一個(gè)確定的散斑場(chǎng)。在一定范圍內(nèi)，散斑場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)是與物體表面在一定范圍內(nèi)，散斑場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)是與物體表面各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)一一對(duì)應(yīng)的。各個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)一一對(duì)應(yīng)的。-自相關(guān)性自相關(guān)性因而可以根據(jù)對(duì)散斑運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)，來獲得物因而可以根據(jù)對(duì)散斑運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)，來獲得物體表面運(yùn)動(dòng)的信息，從而計(jì)算位移、應(yīng)變、體表面運(yùn)動(dòng)的信息，從而計(jì)算位移、應(yīng)變、應(yīng)力等力學(xué)量。應(yīng)力等力學(xué)量。 1968 1968年，年，J.M.BurchJ.M.Burch 用于疲勞檢驗(yàn)用于疲勞檢驗(yàn)雙散斑場(chǎng)干涉雙散斑場(chǎng)干涉（離面位移測(cè)量實(shí)例）（離面位移測(cè)量實(shí)例）（全息

19、干涉）（ESPI）注意：與全息干涉不同，注意：與全息干涉不同，ESPIESPI的零的零級(jí)條紋是暗的級(jí)條紋是暗的雙散斑場(chǎng)干涉：雙散斑場(chǎng)干涉：中心加載周邊夾持方板的水中心加載周邊夾持方板的水平剪切散斑照相平剪切散斑照相聲學(xué)方法：聲學(xué)方法：聲彈性法是利用超聲剪切波的雙折射效應(yīng)測(cè)量應(yīng)力的一種方法。聲發(fā)射技術(shù)、聲全息法。近代測(cè)試技術(shù)和方法近代測(cè)試技術(shù)和方法壓痕法壓痕法原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡聲發(fā)射技術(shù)聲發(fā)射技術(shù)超聲掃描技術(shù)超聲掃描技術(shù)虛擬儀器虛擬儀器壓痕示意圖壓痕示意圖 PUnloadingLoadingSmaxPrhmaxh載荷載荷-位移曲線位移曲線h硬度硬度: cma

20、xAPH cr2ASE楊氏模量楊氏模量E: i2i2r111EvEvEOliver-Pharr方法：方法：壓痕法壓痕法硬度測(cè)試使用的壓頭種類布氏（Brinell) 洛氏（Rockwell) 維氏（Vickers) Berkovich ZWICK/ROELL公司的ZHU 2.5壓痕儀器 納米壓痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果納米材料的斷裂和韌性測(cè)試納米材料的斷裂和韌性測(cè)試Substrate Interfacial delaminationCoatingIndentorForce納米材料薄膜的粘結(jié)強(qiáng)度納米材料薄膜的粘結(jié)強(qiáng)度原子力顯微鏡原子力顯微鏡三代顯微鏡的觀察范圍及典型物體三代顯微鏡的觀察范圍及典型物體 背景知識(shí)背景

21、知識(shí) 自從自從19331933年德國(guó)年德國(guó)RuskaRuska和和KnollKnoll等人在柏林制成等人在柏林制成第一臺(tái)電子顯微鏡后，幾十年來，有許多用于表第一臺(tái)電子顯微鏡后，幾十年來，有許多用于表面結(jié)構(gòu)分析的現(xiàn)代儀器先后問世。如透射電子顯面結(jié)構(gòu)分析的現(xiàn)代儀器先后問世。如透射電子顯微鏡微鏡(TEM)(TEM)、掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(SEM)(SEM)、場(chǎng)離子顯微場(chǎng)離子顯微鏡鏡(TEM)(TEM)等。等。 19821982年，年，IBMIBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的葛公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的葛賓尼賓尼( (GerdGerd Binnig) Binnig)博士和海博士和海羅雷爾羅雷爾(Heinrich (Heinrich Rohrer)Rohrer)博士及其同事們共同研制成功了世界第一博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺(tái)新型的表面分析儀器臺(tái)新型的表面分析儀器掃描隧道顯微鏡掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope(Scanning Tunneling Microscope，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱STM)STM)。使人類第一次能夠?qū)崟r(shí)地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的使人類第一次能夠?qū)崟r(shí)地觀察單個(gè)原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)性質(zhì)。排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學(xué)