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压力加载
网络转摘      [2009-9-28]
压力加载
经常我们需要在真空室和外界之间用透镜或光学窗口镜作为窗口,或者光学元件必须承受压力。鉴于大多数红外光学元件的成本,以及可能出现的安全问题,承受压力的光学元件必须有足够的厚度才不致于在加载时发生破裂。另一方面,由于厚度增加会使光学元件的透射性能下降,因此,出于光学方面的考虑,最好是尽量减小其厚度。

下文中列出的公式将介绍如何计算出承受压力的光学元件所需的厚度。在计算时,我们假设光学窗口边缘由光学法兰从下部支撑,上表面处于释放状态。这里没有包括会影响某些特定应用场合所需厚度的一些重要因素,比如:
·   安装法兰的大小
·   由安装或密封产生的应力
·   法兰夹持应力
·   法兰平整度
·   热膨胀应力
·   振动效应
·   压力循环或突增
·   热冲击热循环
·   安装表面的硬度
·   安装表面的粗糙度
·   光学元件边缘的粗糙度
·   所要满足的光学指标
由于不可能把所有这些因素都包括在分析中,最常见的做法是在公式中加入“安全系数”,这将使计算厚度增加到足以应付大多数应用的程度。这将得出下列公式:


对于一个圆形窗口,其最小厚度为:
润之材料的断裂模数M可以从下表或产品:材料页面找到。

对于一个长方形窗口,其最小厚度为:
润之常用材料的 M 值
硒化锌
硫化锌多光谱
硫化锌

砷化镓
8,000 psi
10,000 psi
15,000 psi
13,500 psi
20,000 psi
 
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