Способ определения скорости перемещения поверхности оболочки Советский патент 1987 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к измерению деформации деталей и узлов кон- струкций оптическими методами.

Цель изобретения - повышение точности определения перемещения по- верхности оболочки.

На фиг. I приведена типичная теневая кинограмма колебаний оболочки при воздействии на нее периодической ударной нагрузки; на фиг. 2 - график временной зависимости положения фронтов отдельных волн разрежения-сжатия; на фиг. 3 - график временной зависимости скорости перемещения волн разрежения-сжатия.

Способ осуществляют следующим образом.

Оболочку помещают в рабочее поле теневой шлирен-схемы с точечным источником света и круглой визуализи- рзтощей диафрагмой-и фотографируют систему сходящихся волн уплотнения и разрежения (фиг. 1), образующихся перед внутренней поверхностью оболочки. По теневой кинограмме определяют зависимость положения заднего фронта первой волны уплотнения от времени (прямая 1 на фиг.2) и с помощью линейной экстраполяции по пересечению прямой 1 с ординатой, со- ответствующей приближенному значению диаметра оболочки в этот момент врег мени, определяют время отделения этого фронта от внутренней поверхности оболочки, которое происходит, когда скорость оболочки V, определяемая зависимостью , где U - скорость волны, а С - местная скорость звука, достигает своего максимального значения. Области равновесия между внешними силами сжатия и упругими силами деформации, которая практически имеет конечную протяженность,соответствует участок течения газй с почти постоянной скоростью, переходя щий затем в волну разрежения, Передний фронт волны разрежения имеет ту же скорость, что и предшествующий ей задний фронт первой волны уплотнения, а отделяющийся от стенки в момент перехода скорости оболочки V через нуль задний фронт этой волны распространяется со скоростью, равной скорости звука в покоящемся газе (прямая 2 на фиг. 2).

Возникшие в результате сжатия оболочки упругие силы деформации стремятся при уменьшении внегжих сил возвратить ее в исходное сос5

0

5

0 5 0 5 0 5

тояние, направление движения меняет знак на обратный и перед внутренней поверхностью оболочки образуется вторая волна разрежения, которая разграничена с предыдущей волной раз- режения областью покоящегося газ.а. Отделение заднего фронта второй волны разрежения от Стенки происходит в момент достижения максимальной скорости обратного движения.Абсолютная скорость заднего фронта равна разности V-C скоростей стенки и звука (прямая 3 на фиг. 2), как и скорость следующих за ней области постоянного течения газа и переднего фронта второй волны уплотнения. Отделение заднего фронта второй волны уплотнения происходит в момент перехода скорости оболочки через нуль, а его скорость равна скорости звука в покоящемся газе (кривая 4 на фиг. 2). Затем процесс повторяется. Длительность колебаний определяется характером внешнего воздействия и упругими свойствами оболочки.

По полученным таким образом значениям скорости в отдельных харак- . тарных точках строится приближенная зависимость радиальной скорости оболочки от времени (фиг. 3). Скорость в промежуточных точках находится с помощью экстраполяции в предположении синусоидального закона ее изменения между двумя экстремальными точками.

Ошибка определения деформации на пределе чувствительности измерений, лежащем в области долей миллиметра. Составляет не менее 100%, в то время как точность определения скорости волновых фронтов более чем на порядок выше, поскольку расстояние между отдельными положениями фронтов, используемое для измерения скорости, может быть значительным, ограничива-. ясъ только радиусом оболочки. Временной интервал при этом может быть измерен также с меньшей ошибкой. В результате точность измерений скорости перемещения стенки оболочки при упругих колебаниях малой амплитуды существенно возрастает, а предел чувствительности измерительной системы сдвигается в область меньших значений перемещений.

Формула изобретения

Способ определения скорости перемещения поверхности оболочки, заключающийся в том, что внутреннюю по- лость оболочки просвечивают параллельным пучком света, нагружают оболочку, ее теневое изображение фотографируют скоростной кинокамерой и по изменению теневого изображения оп ределяют скорость перемещения, о т- личающийся тем, что, с

целью повьпления точности, фотографируют по тлирен-методу систему сходящихся волн уплотнения и разрежения перед поверхностью оболочки, устанавливают по положению этих волн симость положения передних и задних фронтов волн от времени, находят моменты времени, в которые эти фронты отделяются от поверхности оболочки, и с учетом полученных данных определяют скорость перемещения поверхности оболочки.

Изобретение относится к измерению деформации деталей и узлов конструкций. Цель изобретения - повы-. шение точности определения поверхности оболочки. Для этого фотографируют по шлирен-методу систему сходящихся волн уплотнения и разрежения перед поверхностью оболочки. Находят моменты времени, в которые эти передние и задние фронты волн отделяются от поверхности оболочки,и с учетом полученных данных определяют скорость перемещения поверхности оболочки. 3 ил. сл с N) 00 00 сд

Фиг. 1

а, мм

30 20

Ю

О

20

060

Фиг,2

ЮО t,MHC

т t,MKc

Фиг.З