Поляризационно-оптический способ определения напряжений

Поляризационно-оптический способ определения напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

G 01 В 11/18

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2311,80 бюллетень М943

Дата опубликования описания 231180 (53) УДК 531 ° 781 .2(088.8) влтт:

"4 (P45: -" - : (72) Авторы изобретения

И.И.Бугаков

Ленинградский ордена Ленина и ордена Трудового .Красного Знамени государственный университет им. A.A.Æäàíoâà (71) Заявитель (54) ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИИ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к механике деформируемого тела и предназначено для определения напряжений в прозрачных объектах.

Известен поляризационно-оптический способ определения напряжений, заключающийся в том, что объект просвечивают поляризованным светом, измеряют индукцированную напряжениями оптическую разность хода и величину иэоклины, по которым с использованием тарировочных зависимостей между напряжениями и оптической разностью хода определяют напряжения (1)..

Недостатком этого способа являет- 15 ся невозможность непосредственного определения всех компонентов напряжений и невозможность определения напряжений в гиротропных материалах, так как оптическая разность хода про- 2О йорциональна разности главных напряжений, а свойством линейного двупреломления обладают центросимметричные прозрачные диэлектрики..

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является поляриэационно-оптический способ определения напряжений, заключающийся в том, что объект просвечивают поляризованным светом, измеряют;параметры дву- 30 преломления материала объекта, для которого характерно индуцированное линейное двупреломпение, по которым с использованием тарировочных зависимостей между напряжениями и параметрами двуттлеломпения определяют напря- . жения (2) .

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определять напряжения в гиротропных объектах . с индуцированным эллиптическим двупреломлением, поскольку по этому способу измеряют Йишь индуцированное линейное двупреломпение.

Цель изобретения — обеспечение определения напряжения в объектах из гиротропных материалов. .Указанная цель достигается тем, что измеряют параметры индуцированного эллиптического двупреломления, по которым определяют напряжения иэ следующей системы,уравнений

А1ЪХ + А ЪЯ + А ЪхЧ т

h 1 А4 ох + Ао оа + АбохЧ i

Ь = В Ъх + a + В Ъх4т где Ь„, до, д — параметры эллиптического двупреломления; q -,"о, хЪз- коэффициенты;

Ъх,Ъц,Ъх — напряжения.

Формула изобретения

Поляризационно-оптический способ определения напряжений, заключающийся в том, что объект просвечивают поля- . ризованным светом, измеряют парамет35 ры двупреломления материала объекта, по которым с использованием тариро"йочных зависимостей между напряжениями и параметрами двупреломления определяют напряжения, о т л и ч а ю4О шийся тем, что, с целью обеспечения определения напряжений в объектах из гиротропных материалов, изме ""ряют параметрй;Индуцированного эллип "тического двугФФломпения, по которым :ойределяют"напряжения из следующей

45 системы управления д = Ag bx + А Ъц + А», bxgl

М=.А4ЬХ + >gÚö + Ад Ьхз

+ ВрЪ„+ В bxq„ где д " дз — параметры эл5О липтического двупреломления

A,(...,Аб, В,В», В». — коэффициенты

bx„>q» Ox —, напряжения.

55 Источники инфоРмации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Алехсандров A.ß., Ахметзянов И! Х. поляризй(йбйно=ойтйческие методы меха-. ! I ники деформируемого тела. М., НауКа, 1973, с. 72-73. ф4

"О 2. Абен Х.К. Интегральная фотоупругость. Таллин, Валгус, 1975, с. 4 (прототип).

Тираж 80,1 - Подписное

Ужгород, ул. Проектная,4

7815б Сущность способа, заключается в том, что д и д связаны с изменением диэлектрического тензора при механическом воздействии, а Д - с изменением гира"ционного тензора при механическом воз действии. Параметры эллиптического

" бъфй уемоМления связаны с тремя неза вйсймыми поляризацйонно-оптическими

Величинами, последние измеряют с по мощью известных поляризационно-оптических устройств. Таким образом, !

О

""становятся известными величины

, Ь„Д Девять в общем случае незаН 2 Ъ висимых коэффициентов А,... r Ag i В, В, В> "находят из тарировочных испытаний образцов. Решение трех урав-. нений с тремя неизвестными Ъ, ЬН,Ъм 4 15 . полностью определяет н апряженное сос" тояние в исследуемой точке объекта.

Пб Мере повышения симметрии физических свойств объекта "число независимых коэффициентов уменьшается и для зр изотропных материалов "становится равным двум, c = А„= -A® =)/ A D; В = В„= В> ф

Ф 0; АЬ = А„4 = АЗ = В.„= 0; так что система уравнений (1) принимает вид

Д = С(Ъ)(-Ъ ); Д =2СЪщ;Ьд-Ъ()х+ Ъ| )

Такой же вид имеют уравнения для деформаций, их решение полностью onpegezae деформированное состояние окрестности точки. Поэтому предлагаемый способ может быть применен к ис"." следованию не только напряжений, но и деформаций объекта. При этом в тарировочных испытаниях образцов необ"ходимо измерять, кроме поляризацион-= йо=оптических величин и напряжений, также деформации Я с, q, õ .

Определяют напряжения в механически изотропном объекте. Тарировочные испытания проводят для определения коэффициентов С,Ъ в уравнениях (2).

Обр«а«зец для тарировочйых испытаний " йзготавливают, как обычно; из того же материала, что и исследуемый объект. На следящем полярископе измеряют в образце параметры эллиптическ6го двупреломпения в недеформи0 лО

Рованном состоянии Ь„, д, Ь», Нагружают образец напряжением ЪХФО

Ъ =by =О, И снова измеряют парамет-ры эллипТического двупреломпейия в ц- кчдеформированном состоянии д„ Ъ,Ьь. После этого находят параметры индуцирбванного эллиптического двупреломления Д,Ь,Ь в образце по фор4 дФ Ьо. д д» Ью. Ф, «44@ Ьф

1 1 1i 1 g. Ю .ь ь

Из уСловия"механической изотропии следут,что Б" = Ь",вследствие чего b -O

Уравнения (2) для условий тарировочных истытанйй принимают вйд

4 =С Ь Ь =ЪЪ .

ВНИИПИ Заказ 8«110/40

Филиал IIIIII "Патент", г.

4 4

Подставив величины 4, ДЬ и 5Х, находят значения коэффициентов С,Ъ, Исследования в выбранной точке объекта выполняют следующим образом.

Определяют параметры индуцированного эллиптического двупреломления

Ь„,Ь,Д так же, как при тарировочных испытаниях образца. Затем, подставив в систему управлений (2) значения Ь, 5, д» С,Ь, из второго уравнения находят касательное напряжение Ъху, йз первого и третьего уравнейий - нор мальные напряжения 5x,Úö. Таким об разом,станбвится известным напряженное состояние данной точки объекта.

Использование описанного способа обеспечивает- возможность оценки прочности гиротропных объектов, оптимизации их формы и контроля качества, возможность при использовании гиротропных материалов в качестве материалов меделей определять напряжения в данной точке по результатам поляризационно-оптических измерений тольl ка в этой точке, что значительно повьмйет качество деталей из прозрачных материалов с гиротропными свойст. вами и уменьшает трудоемкость исследования напряжений.