Поляризационно-оптический способопределения температурных напряженийв изделии

Поляризационно-оптический способопределения температурных напряженийв изделии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП NCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социанистическик

Республик Ъ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено .280279 (21) 2730939/25-28 (51) М. ÊË.

G 01 В 11/18 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 150381. Бюллетень Но 10

Дата опубликования описания 25. 03. 81

{ З} УАК 531. 781. . 2 (088.8) (72) Авторы изобретения

N.H Äâåðåñ, Б.Н.Евстратов и A.Â.Ôoìèí

Государственный научно-исследовательский институт машиноведения им. акад. А.A.Áëàãîíðàâoâà (71) Заявитель (54) ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРННХ НАПРЯЖЕНИЙ

В ИЗДЕЛИИ

Изобретение относится к исследо- . ваниям температурных напряжений поляризационно-оптическим методом на моделях из "замораживаемого" оптически чувствительного материала.

Известен способ определения температурных напряжений на модели из оптически чувствительного материала, обладающего свойством "замораживания" и "размораживания", который заключается в том, что модель, геометрически подобную изделию, склеивают из отдельных элементов, в которых воспроизведены и "заморожены" свободные температурные деформации, соответствующие полю температуры для данного элемента, или их перепады. Склеенную модель "размораживают" и определяют температурные напряжения (1j.

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет определять температурные напряжения для трехмерного температурного поля на существующих оптически-чувствительных материалах, несжимаемых при "замораживании", так как из-за этого не могут быть созданы и "заморожены" по всему объему элементов модели свободные температурные деформации, как этого требует способ. Способ рекомендуется для одномерного температурного поля.

Наиболее близким к предлагаемому является поляризационно-оптический способ определения температурных напряжений и изделии, заключающийся в том, что изготавливают элементы модели иэделия из оптически-чувствительного материала с размерами, определяемыми температурным полем модели, в элементах заморажнвают перемещения, равные разности между

15 перемещениями присоединяемой поверхности части модели и размерами изготовленных элементов, соединяют элементы, размораживают модель и определяют температурные на20 пряжения (21.

Недостатком способа является то, что перемещения, которые должны быть созданы и "заморожены" в элементах, известны заранее только для первого

25 и второго элементов модели, а для всех остальных определяются по перемещениям, полученным в стыкуемых поверхностях предыдущих "замороженных" элементов, начиная со второго.

30 Определение перемещений в "заморо813134

Сущность способа заключается в том, что он осуществляется без приложения к модели или ее элементам заданного температурного поля. Из оптически-чувствительного материала изготавливают элементы с размерами, соответствующими температурному полю модели. Форма и размеры элементов выбирают с приращением размеров от собственного темпера-, 2 турного поля. т.е..отличаются от формы и размеров элементов в ненагретом состоянии на величину свободных температурных перемещений поверхностей элементов. Из решений задач термоупругости для модели и ее отдельных элементов следует,, что необходимым условием..совмещения этих элементов в сплошную модель является устранение разрывов свободных температурных перемещений в стыках элементов. Этот результат не зависит от сжимаемости или несжимаемости материала модели.

Однако для несжимаемого материала деформирование элемента для совмещения с соседними элементами необходимо выполнить без изменения его объема. Такое деформирование элементов может быть получено следующим образом. Предположим, что при 4 заданном температурном поле Т(X„, X„, Х ) известно решение термоуйру гой задачи, т.е. известны перемещения 0„ в модели, в том числе перемещения 0„ по граням элементов, 4

1 р составляющих модель. Выбрав элементы модели несовместимыми с учетом приращения размеров от их свободного нагрева, что соответствует изотермическому моделированию без приложения температурного поля, продеформируем их по граням до совместного состояния Ц,и "заморозим". Ввиду того, что приращение объема элемента от его свободного нагрева учтено при выборе размеров элемента, деформирование элементов до совместного состояния проводится для несжимаемого материала без изменения объема элемента. В силу единственности решения термоупругой задачи в перемещениях в каждой точке такого элемента возникнут такие же термоупругие перемещения U„ и деформации Е (напряжения 6 „), как и в соответствующей точке изделия. Любое другое

Формула изобретения

Поляризационно-оптический способ

65 определения температурных напряжений женных" элементах является трудоемкой операцией, так как оно необходимо для всех элементов, начиная со второго.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости, изготовления модели.

Эта цель достигается тем, что в элементах замораживают перемещения, компоненты которых есть производные по координатам от термоупругого потенциала перемещений. деформирование элементов получается добавлением к перемещениям U

Р

1 перемещений U эквивалентных приложению к модели некоторой поверхностной нагрузки P„, так как ее действие снимается при "размораживании" модели и поэтому экспериментально осуществляется заданное термоупругое решение для нагретого изделия со свободной границей. Отсюда следует, что для моделирования достаточно вместо решения П взять теоретичесоо, кое решение И„ для модели, условно помещенной в бесконечную среду с нулевой температурой. Получающиеся из этого решения. напряжения по грани це мо (ели являются ее поверхностной нагрузкой Р, которая вызывает отоо личие решения U„ U„., однако ее действие при "размораживании" модели снимается. Компоненты решения U ÿâ1 ляются частными производными по координатам от термоупругого потенциала перемещений.

Определение температурных напряжений в детали с заданным температурным полем проводят следующим образом.

Заданное температурное поле в изделии с учетом коэффициента подобия между изделием и моделью пересчитывают на температурное поле в модели.

Сечениями-стыками модель мысленно разделяют на элементы. По поверхностям разъединенных элементов определяют расчетом перемещения свободного теплового расширения (сжатия) от действия температурного поля модели. Из оптически-чувствительного материала изготавливают элементы с размерами, соответствующими температурному полю модели, т.е. с добавлением к размерам элементов в ненагреО том состоянии величин перемещений свободного теплового расширения (сжатия), Затем путем приложения нагрузок или смещений поверхностей в элементах "замораживают" перемещения, компоненты которых есть производные координаты от термоупругого потенциала перемещений. Соответствующие этим перемещениям нагрузки Р„ определяют также по решению U . Йз "заО мороженных" элементов посредством склейки собирают модель. Затем ее

"размораживают". и обычными приемами поляризационно-оптического метода определяют напряжения.

Применение предложенного способа

55 позволяет уменьшить трудоемкость экспериментальных исследований при определении термоупругих напряжений в изделиях, возникающих от двух- и трехмерных распределений темперащ туры в изделиях.

813134

Составитель Н.улов

Редактор И.Нестерова Техред М.Коштура . Корректор З.Макаренко

Заказ 752/47 ТиРаж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в изделии, заключающийся в том; что изготавливают элементы модели изделия из оптически чувствительного материала с размерами, определяемыми температурным полем модели, в элементах замораживают перемещения, соединяют элементы, размораживают модель и определяют температурные напряжения, отличающийся тем, что,.с целью уменьшения трудоемкости изготовления модели, в элементах замораживают перемещения, компоненты которых есть производные по координатам от термоупругого потенциала перемещений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .1; Авторское свидетельство СССР

М 280956, кл. С 01 В 11/18, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР

9 636475, кл. G 01 B 11/18, 1976 (прототип).