Модель для измерения напряжений в деталях бандажированного валка поляризационнооптическим методом Советский патент 1983 года по МПК G01B11/16 

2v

со to ю Изобретение относится к измерительной технике и может быть ;1споль зовано для исследования напряжений поляризационно-оптическим методом в сопрягающихся охватываемой и охваты вающей деталях, Известны плоские модели объемных тел для исследования плоского напряженного состояния поляризационнооптическим методом,выполненные в пропорции к моделируемым изделиям Недостатком таких моделей являет ся то, что они не позволяют измерит напряжения в узлах, состоящих из охватываемой и охватывающей деталей Например в бандажированном валке, так как при изготовлении плоской модели она неизбежно включает не дв детали, например ось и бандаж моделируемого прокатного валка, а три-, одну охватываемую (ось ) и две, на . которые распадается охватывающая де таль (две половинки бандажа J. При этом получается, что две половинки одной детали-бандажа-между собой не взаимодействуют, что практически оз начает несоблюдение подобия в модел и натуре. Кроме того, плоские ,детали объемных тел, находящихся в плоском напряженном (плоском деформированном J состоянии, в ряде случаев не обеспечивают количественного подобия напряжений модели напряжениям натуры, даже если они выполнены в пропорции к объемному телу. Это объясняется тем, что плоская мо дель имеет иное сопротивление плоскому нагружению, например чистому изгибу, чем объемное тело. Наиболее близким по техничеЬкой сущности к изобретению является модель -для измерения напряжений в деталях бандажированного валка поляризационно-оптическим методом, содержащая ось и, бандаж из оптически неактивного материала, выполненные в пропорции к юдулируемым деталям бандажированного валка, и оптически активную вклейку 2 . Однако при исследовании напряжени такие модели помещают в иммерсионную ванну, которая требуется для того, чтобы не происходило частичного отражения лучей от поверхности модели Это достигается погружением модели в.иммерсионную жидкость, оптические свойства иммерсионной ванны равны оптическим свойствам модели. Так как поверхность иммерсионной ванны перпендикулярна направлению лучей, их отражение не происходит. Картина напряжений становится ппи этом более размытой I появляется необходимость в дополнительном оборудовании: иммерсионной ванне, сильном ис точнике света и охлаждающем устройств ляя него, а также в закреплении это го оборудования на поляриэационнооптической установке, что затрудняет и удлиняет процесс измерения. Цель изобретения - упрощение процесса измерения. Поставленная цель достигается тем, что в модели для измерения напряжений в деталях бандажированного валка поляризационно-оптическим методом, содержащей ось и бандаж из оптически неактивного материала, выполненные в пропорции к моделируемым деталям бандажированного валка, и оптически активную вклейку, ось и бандаж выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, размеры сечений которых, перпендикулярных оптически активной вклейке, определяют из следующей зависимости: В 0,59D при Н D, где В - ширина прямоульного сечения/ Н - высота прямоугольного сечеD - диаметр моделируемого круг лого сечения,. На чертеже представлена модель. Модель для измерения напряжения в деталяхбандажированного валка поляризационно-оптическим методом содержит ось 1, бандаж 2 из двух половин и оптически активную вклейку 3. Пример . Бандажированный валок имеет размеры: диаметр бандажа 1000 мм, диаметр оси 400 мм. Модель с круглым сечением выполнена в масштабе 1:25, т.е. имеет резмеры: диаметр бандажа 40 мм, диаметр оси 1.6 мм. Размеры прямоугольного сечения модели выбираются из условия равенства напряжений напряжениям в модели с круглым сечением. Для равенства напряжений в моделях с различной Формой сечения необходимо сохранить равенство моментов инерции сечений (при прочих равных условиях ). Так как момент инерции прямоугольного сечения и модели ВН 12 . где В - ширина прямоугольного сечения ; ,Н - высота пpя юyгoльнoгo сечения, а момент инерции заменяемого кругого сечения 4 где D диаметр круглого сечения, то, следовательно, для соблюдения авенства необходимо иметь 12 64 ля обеспечения необходимости соблюения краевых условий нaгpyжeнигJ в

модели нужно сохранить расстояние от крайних волокон и оси до нейтрального слоя таким, каким оно было в заменяемой модели с круглым сечением, т.е. Н D. С учетом предыдущего равенства определяется толщина модели

ЗТЦ)

0,59D.

В

Поскольку все остальные краевые условия остаются неизменными, то при плоском нагружении модели напряже-. НИН, фиксируемые на оптически активной вклейке -3, равны напряжениям в модели с круглым сечением.

Таким образом, высота прямоугольного сечения принимается равной диаметру модели с круглым сечением,

т.е. соответственно 16 мм и 40 мм. 11 ирина прям.оульного сечения оси равна 1бммх 0,,4 мм. Пурина прямоугольного сечения бандажа равна 40 мм X 0,,6 мм. Поскольку ширина вклеек 3 бандажа равна ширине прямоугольного сечения оси, то толщина боковин бандажа составляет 0,5/23,б-9,,1 мм.При использовании данной модели для моделирования взаимодействия бандажа и оси в процессе нагружения модели удгшось зафиксировать момент возникновения внутренних

сил между бандажом и осью и показать, что суммарная сила, действующая на края бандажа, больше виешней силы, приложенной к бандажу.

МОДЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИП В ДЕТАЛЯХ БАНДАЖИРОВАННОГО ВАЛКА ПОЛЯРИЗАЦИОННО-ОПТИЧЕСКИМ МЕТОДОМ, содержащая ось и бандаж из оптически неактивного материала, выполненн е в пропорции к моделируемым деталям бандажированного валка, и оптически активную вклейку, о т л и- ч а ю щ а я с я тем, что с целью упрснпения процесса измерения, ось и бандаж выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, размеры сечений которых, перпендикулярных оптически активной вклейке, определяют из следующей эaвиcи юcти: В 0,59D при Н В, где В - итрина прямоугольного сече. ния } И - высота прямоугольного сече- ния; ,8 D .-.диаметр моделируемого (П круглого сечения.