Способ определения напряженно-деформированного состояния объекта

 

Изобретение относится к измерительной технике, и касается определения напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическими методами. Цель изобретения - обеспечение возможности раздельного определения величины квазиглавных напряжений и деформаций посредством измерения интенсивности поляризованного света, прошедшего через объект. Для этого после помещения объекта в полярископ из полярископа удаляют анализатор, измеряют величину интенсивности светового потока, прошедшего через объект, возвращают анализатор, после нагружения объекта снова удаляют анализатор, ориентируют плоскость поляризации света по одному из направлений квазиглавных напряжений и деформаций и измеряют величину светового потока, прошедшего через объект. 2 ил.

союз совЕтсних

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 15784по (5))5 G 01 В 11/18

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ния напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-аптическими методами. Цель изобретения обеспечение возможности раздельного определения величины квазиглавных напряжений и деформаций посредством измерения интенсивности поляризованного света, прошедшего через объект. Для этого после помещения объекта в полярископ из полярископа удаляют анализатор, измеряют величину интенсивности светового потока, прошедшего через объект, возвращают анализатор, после нагружения объекта снова удаляют анализатор, ориентируют плоскость поляриза- ции света по одному из направлений квазиглавных напряжений и деформаций и измеряют величину потока, прошедшего через объект. 2 ил. 2 табл.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

1 (21) 4430990/24-28 (22) 27.05.88 (46) 19. 17.90. Бюл. 4 - 26 T (75) A.Â.Nûëüíèêîâ и Ю.А.Рудяк. (53) 531.78 1 ° 2(088.8) (56) Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений./Под ред. Б.С.Касаткина. — Киев: Наукова думка, 1981, с. 310.

Александров А.Я., Ахметзянов М.Х.

Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. — М.:

Наука, 1973,,с. 67-94. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕПЕНИЧ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, и касается определеИзобретение относится к измерительной технике, к определению напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическими методами.

Цель изобретения — обеспечение возможности раздельного определения величииы квазиглавных напряжений и деформацж посредством измерения интенсивности поляризованного света, прошедшего через объект.

На фиг. 1 приведена схема нагружения и напряженного состояния в сжатом . диске; на фиг. 2 — схема деформированного состояния в сжатом диске, где

5, и 6 — квазиглавные (главные в диске) найряжения; F - сжимающая сила;

Ф1БББ

d — толщина диска; 4.-,и Я вЂ” квазиглавные (главные в диске) деформации.

Пример. Определяли оптическую анизотропию, замороженную в сжатом вдоль центральной оси диске (фиг.1,2) из полимерного материала на базе эпоксидно-диановой смолы ЭД-2ОМ. Размеры диска: диаметр 50 мм, толщина 5 мм,. величина сжимающей силы 19,6 Н. Температура замораживания материала диска

132 С. Измеряли величину относитель- ного (в процентах) поглощения интенсивности поляризЬванного луча света в центре диска на двух длинах волн (9590 и 670 нм). Плоскости.поляризации ориентировали поочередно, под уг-. лами (0; 5; 15; 25; 45; ° ..; 90; -5;

1578460 — 15„" ...; -90 9=670 нм); 0; 10; 20;

30. . "-О, -10; -20; ...; -90 (Я=

=590 нм) по отношению к оси сжатия диска. 5

Результаты эксперимента, проведенного на концентрационном фотоэлектрокалориметре К<ЬК-2, представлены в табл. 1 и 2, причем — угол, обра,—

0 зованный плоскостью поляризации луча jp света и направлением действия сжимающей силы; g % — относительное поглощение интенсивности света в плоск кости измерения (образующей угол ( с направлением действия сжимающей си- 15 лы). Диапазон абсолютных изменений К в проведенных экспериментах. — 16,1—

16,9%. В табл. 1 и 2 приведены величины относительного изменения М (изменение относительного поглощения 2О величиной в 1% взято за 100%, тогда величины изменения М.,р находятся в пределах 9-91%); Q," ", ИПа — экспериментально определенная величина нормального напряжения в центре диска, 25 направление которого образует угол ( с направлением действия сжимающей силы; б р, ИПа — теоретически подсчитанная величина нормального напряжения в центре диска, направление ЗО которого образует угол Ц> с направлеэксп нием действия сжимающей силы; экспериментально определенная величина нормальной деформации в центре диска, направление которой образует угол 35

{J с направлением действия сжимающей г теоР силы <„-, — теоретически подсчитанг ц ная величина нормальной деформации в центре диска, направление которой образует угол (g с направлением дейст- 4р вия сжимающей силы; (G — относительная погрешность экспериментально определенной величины б рпо сравнению - с теоретическим значением; -. — относительная погрешность эксперименталь- 45 но определенной величины Я р по сравнению с теоретическим значением.

В центре сжатого по оси диска на- пряженное состояние представлено на фиг, 1: G =2Г/и Всей=0,05 ИПа; 5<

=U,05 KTa; G< =--0,15 ИПа.

Соответствующее дефорМированное состояние представлено на фиг. 2:

Я, =.E EИУ, —.рб ); Gz =Е(Я - pG,)

Для высокоэластического состояния

Е=?7,25 ИПа; М =0,5ь,, =4,587 10 =-6,422 -10, где E — модуль упру-. гости; ф — коэффициент Пуассона. (5) (7) Результаты сравнения экспериментально определенных по зависимостям (5) и (7) напряжений и по зависимостям (6) и (8) деформаций и теоретических значений напряжений и деформаций по формулам (1) и (2) приведены в табл. 1 и 2.

Формула и э обретения

Ф

Способ определения напряженно-деформированного состояния объекта из оптически чувствительного материала, заключающийся в том, что объект помещают в световое поле плоского полярископа между поляризатором и анализатором, измеряют направления квазиглавных начальных напряжений и дефорВеличины нормальных напряжений и деформаций на площадке, образующей угол (с осью сжатия, равны: теор

6 < =6,соз +, sin (; (1)

Я =)cos У+ f з1п (o, (2) т

В результате измерений установлены линейные зависимости между относительным поглощением плоскополяризованного луча М, ри величинами нормальных напряжений и деформаций в плоскости поляризации 5 и Fq . р = я КЪ р (3)

К,р б +К Eq (4)

Взяты за базовые величины М, и OL (для главных плоскостей ТДП) и соответствующие им напряжения G, G и деформации C,, Ez определены параметры о6,Ы с, Kg, К для каждой длины волны:

9. =590 нм;

М 06 =7,05;

К=410;

Мср-70 5

Я 2. °

Ко =56, 8;

K< =-7455; (6)

Мф-56 8

Я х

h =-670 нм

Код =70,6;

К „=404;

Й р-70. 6

G 2. °

9 404 о об 56ю 6ю

К 7273; (8)

04р- 56 6

/273 5 15 784 e0

6 маций и характеристики поляризованно- товом поле полярископа из полярископа го света, выходящего из анализатора, удаляют анализатор, измеряют величинагружают объект, измеряют направле- ну интенсивности светового потока, ния квазиглавных напряжений и дефор- прошедшего через объект, возвРащают

5 маций и характеристику поляризованно- анализатор в полярископ, после нагруго света и учитывают направления ква- жения объекта снова удаляют анализаэиглавных напряжений и деформаций и -- тор из полярископа, ориентируют плосхарактеристики поляризованного света . кость поляризации света по одному из до и после нагружения при определении 0 направлений кваэиглавных напряжений напряженно-деформированного состояния и деформаций и измеряют характеристиобъекта,. отличающийся ку поляризованного света, а в качетем, что, с целью обеспечения возмож- стве характеристики поляризованного ности раздельного определения вели- света выбирают величину интенсивности чин квазиглавных напряжений и дефор- 15 светового потока, прошедшего через маций, после помещения объекта в све- объект.

Таб)ткца 1

>)) 590 н)) оксо

Сч ео

6 ср

4 1 ртР

if

Х оксо

Ч

ИПа теор ч., Mla оксо х l0 7 ln )

Ч

-О> 150

-О> 143

-0,128

-О,!ПП

-П,О80

-о,озз и п, 025

Г)> 043 п, 050

-Ь,412

-5,406

-4,802

3,327

-1,851

-о, !07

1,63Ь

3,112

3,917

4,588

-6,422

-6,090

-5, 133

-3, 670

- l, 874

-О

l,8З4

3,299

4,255

4, 587 и

11,2

6>4

9,5

1,1

10,9

5,8

8,п о о

7,п ь,з

5,0 и

)г,) е,п

7,Î и

-О, 150

-и,!33

-0,120

-О, ОУ5

-О, О8О

-О,ОЗ7

-о, оп4

n,огз

О, 040 о, п5п

16,5

21

32

43

55,6

69

8е

91 о

2О зо

7О

Та блица 2

7) =670 ))ес оксо теоР теор

Ч ч

>6

2 Р бте 1

Ч >

MIa. оксо ч

Коа

Гз й

Is I ик ьк

)р> град р к!О

Ч

-6,422

-6,373

-5,085

-4,456

-2,800

-О, 918

О, 9&5

2,621

3, 850

4,504

3,587

- 6, 407

-5, 995

-5,376

-4,001

-2,557

-n,770

),O17

2,805

3,836

4,592

4,592 о

5,8

5,5

)О

8,6

5,7

8,4

0,5

2,о о

-П, 150

-n, 148

-П, 138

-n,11з

-О, О83

-n, (ьп

-О, )15

О, 015

О,ПЗ8

О, 050

П, 050

О

4,!

3,6

4,4

6>п

4,п

6,7

7,9

О и

О> 15П

-и, 142

-n, l33

-О,108

-и, О78

-<), 048

-n, nl 6

0,035

0>050

0,050

l3

17,5

27,5

38

5l

64

77

84,5

9о о

6 2F/Óçñ(Составитель Б.Евстратов

Редактор Л.Пчалинская Техред Л.Серд окова Корректор И.Кучерявая

Заказ 1905 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óærîðoä, ул. Гагарина,)01