发光光弹性涂层方法研究

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1、分类号Q圣壑：垒UDC5圣!编号—10299B—050203博士学位论文发光光弹性涂层方法研究花世群指导教师整墓耋噬指导小组成员一申请学位级别熊±专业名称固签立堂论文提交日期垄Q曼兰生垒旦论文答辩日期至Q量圣生鱼旦学位授予单位和日期：辽菱太堂2Q曼圣生鱼旦答辩委员会主席评阅人——2013年6月ClassifiedIndex：Q圣垒墨：垒Ph．D·DissertationSTUDYoNLI瓜仍NESCENTPHOTOELASTICCoAT矾GM匝THoDByShiqunHuaMajor：SolidMechan

2、icsSupervisor：YingLuoJiangsuUniversityJune，2013独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果，也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位做储签名：忍世群川≯参旯皆学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科

3、学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，允许论文被查阅和借阅，同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询，授权中国学术期刊(光盘版)电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布(包括刊登)授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密∥学位论文作者签置删加t弘其f扣指导狮签名

4、：努袭力侈年舌月，弓日摘要发光光弹性涂层(Luminescentphotoelasticcoating，LPC)方法是近年来基于分子发光原理和传统的光弹性理论相结合，新提出的一种能够用于测量二维以及三维构件表面全场面内应变／应力分布的实验测试技术。该方法克服了传统光弹性贴片法应用过程中所存在的费时(需要预先制作贴片)、基底加强效应、复杂的后期数据处理(需要多条纹计数和位相去包裹)等诸多问题。目前，国内其他的科研院所在这方面的研究鲜见报道，我校也尚处于研究的起步阶段。本文针对LPC方法实际应用中已有的两种涂层

5、结构(由只含有荧光染料的发光底层和光弹性外层组成的双涂层结构；光弹性涂层内既含有发光染料又含有吸收染料的单涂层结构)信号强度小、信噪比低的局限性，首次提出了在LPC方法中，采用只含有发光染料的新的单涂层结构，通过增大涂层发射信号强度的方法，提高信噪比。并以环氧树脂为光弹性材料，邻苯二甲酸二丁脂为增塑剂，二乙烯三胺为固化剂，罗丹明B为荧光染料制作的新的单涂层结构开展了如下方面的主要工作：新单涂层结构的理论分析及强度提高实验验证：根据光弹性理论以及光致发光原理，推导了平面应力状态下新单涂层结构的强度公式。通过制

6、作新、旧两种不同结构LPC，以465nnl为激发波长，在CaryEclipse型荧光分光光度计上对这两种涂层的荧光光谱进行测试。实验结果验证了新涂层结构在提高测量信号强度方面的有效性。另外，通过制作具有相同厚度、但发光染料配比不同的新单涂层结构LPC，荧光光谱的测量结果表明：测量信号的强度提高还与涂层中发光染料配比的合理确定(考虑浓度效应)、荧光信号发射波长的选择有直接关系。基于建立厚度——强度标准曲线测量LPC厚度的理论研究及实验验证：为了修正采用喷涂或刷涂方法制作涂层时，构件表面LPC厚度分布的不均匀性

7、对应变测量结果的影响，首次提出基于建立厚度与强度标准曲线的LPC厚度测量方法。具体步骤：(1)制作一系列具有相同厚度，但染料配比不同的LPC，并以465nln为激发波长，在CaryEclipse型荧光分光光度计上进行荧光光谱测试，确定LPC荧光信号强度，与其厚度h之间满足近似线性关系时的染料最大配比；(2)在实验确定的染料最大配比前提下，制作一系列具有相同染料配比，但厚度不同的标准涂层，通过最小二乘拟合建立，与h之间线性关系标准曲线(线性相关系数大于0．999)。江苏大学博士学位论文：发光光弹性涂层方法研究

8、基于光学菲涅尔响应测量LPC折射率的理论研究及实验验证：通过对LPC受斜入射光波激发时，发射光波沿入射光波原路径返回振幅变化的理论分析，提出一种基于LPC光学菲涅尔响应的折射率在线测量方法。实验测量了LPC在入射角为60。、波长为465am光波激发下的涂层折射率。测量结果表明：新的折射率测量方法是可行的，对于其他用途的发光涂层折射率测量同样适用。实验结果为LPC方法采用斜射法应变分离时，与涂层应变无关的光学菲涅尔