[科普中国]-光纤断口分析

用显微镜、扫描电镜等手段对材料或构件的自然断裂面的观察和分析,这是研究光纤强度特性的一个重要方法。1

基本概念抗张强度低于9.81×Pa(100kg/mm2)的光纤断口很典型,其边缘处有一破断源、周图为平坦光滑的镜面区,再外面是凸起或凹下的针状区,如破断源在内部则镜面区近似圆形。根据观察到的破断源的外形、尺寸和位置,结合微区成份分析、光纤断口分析,可以确定光纤破断原因,例如发现La,.Nd及其他稀土元素是天然石英的杂质,表面含Mg、Ca等是操作环境中的灰尘污染,含Fe、Cr等可能是气相技术中氢氧灯飞出的金属微粒的污染,Pt是坩埚材料对光纤的污染等。此外,根据断口镜面区尺寸R与破断应力间关系,在这里A为常数,以及镜面处尺寸与裂纹尺寸间存在的函数关系,还可计算出断裂力学的基本参数。

光纤强度的统计特性光纤强度作为随机变量和采用统计分布函数描绘和分析的特性。这是由于光纤强度受裂纹控制的本质所决定的,也就是对于一定长度的纤维,破断发生在最深最严重的裂纹处。主要分布在光纤表面上的裂纹是由许多种可能因素造成的,其尺寸、密度和位置难以控制和确定,这就决定了裂纹分布的随机性,因此只能用分布函数来描绘一根光纤。的强度或用大量数据的统计特征值如最大值,最小值,平均值和标准偏差来表示其强度特性,并用此对不同光纤的强度特性作比较和判别。

光纤筛选试验使一根长光纤的每一段都经受一个预定的张应力或应变的检验方法。一种非破坏性方法。具有某一筛选强度的光纤在经受与筛选应力相同的外力作用时受到破坏的可能性很小,所以筛选强度又称为保证强度。同样也可以保证这样的光纤在某一使用应力。作用下具有最小的使用寿命。

的计算式为：

在这里为筛选应力或筛选强度，A、Y、和n分别为与材料和环境条件有关的特征参数并可用实验方法确定。1

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学