光學(xué)元件壓力加載
發(fā)布日期:2016-7-29   點(diǎn)擊次數:1606
很多情況下,光學(xué)元件必須承受一定的壓力。一方面承受一定壓力的光學(xué)元件必須有足夠的厚度才不致于在加載壓力時(shí)發(fā)生破裂。另一方面,由于厚度增加會(huì )使光學(xué)元件的透射性能下降,光學(xué)元件成本增加。因此,出于光學(xué)性能和成本方面的考慮,最好是盡量減小其厚度。
   下面列出的公式將介紹如何計算出承受一定壓力的光學(xué)元件所需的厚度。

在計算時(shí),我們假設光學(xué)窗口邊緣由光學(xué)法蘭從下部支撐,上表面處于釋放狀態(tài)。這里沒(méi)有包括會(huì )影響某些特定應用場(chǎng)合所需厚度的一些重要因素,比如:

安裝法蘭的大小 由安裝或密封產(chǎn)生的應力 法蘭夾持應力 法蘭平整度 熱膨脹應力 ;振動(dòng)效應 壓力循環(huán)或突增 熱沖擊熱循環(huán) 安裝表面的硬度 安裝表面的粗糙度 ;光學(xué)元件邊緣的粗糙度 所要滿(mǎn)足的光學(xué)指標 。

   由于不可能把所有這些因素都包括在分析中,最常見(jiàn)的做法是在公式中加入“安全系數”,這將使計算厚度增加到足以應付大多數應用的程度。這將得出下列公式:

一圓形窗口,其最小厚度為:

 

 

厚度(mm);

無(wú)支撐部分圓圈半徑mm;

壓力g/mm2);

S 安全系數,(安全系數4,通?梢员WC大多數安全應用);

斷裂模數,(g/mm2)。

 

長(cháng)方形窗口,其最小厚度為

 

 

T 厚度(mm);

無(wú)支撐長(cháng)度(mm;

Y :無(wú)支撐寬度(mm);

P 壓力g/mm2);

S 安全系數,(安全系數4,通?梢员WC大多數安全應用);

M 斷裂模數,g/mm2)。

 

單位換算:

1磅=0.4535924kg;  1英寸=25.4mm;     1磅/英寸2(psi)=0.703g/mm2

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(atm);

1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大氣壓(atm) 

 

常用材料的斷裂模數M

硒化鋅:8000psi; 

硫化鋅:15000psi;

多光譜硫化鋅:10000psi;

鍺:13500psi;

砷化鎵:20000psi .

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