Способ определения внутренних напряжений в образце Советский патент 1987 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к определению напряжений и деформаций в конструкциях оптическими методами.

Цель изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженно- го состояния.

На чертеже показана оптическая схема, реализующая предложенный способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Испытания проводят на образцах; имеющих вид, пластин из стали. Образец жестко защемляют одним концом, а к свободному краю по центру прикладывают сосредоточенную силу,направленную перпендикулярно срединной поверхности пластины, что дает возможность создавать одноосные напряжения. По схеме, показанной на чертеже записывают галох рамму двойной экспозиции. Лазерньй луч А от кванто вого генератора 1 расширяют коллиматором, включающим элементы 2 и 3 расщепляют, светоделителем 4 на объектный и опорный луч. Отразившись от поверхности нагруженного образца 5,, объектный луч попадает на фотопластинку 6, на которую падает опор ньй луч, отразившись от зеркала 7, Осуществляют первую экспозицию.Далее фотозатвор 8 закрывают, излучаю лазером 9 в импульсе луч Б, который отразившись от зеркала 10, фокусируется оптической системой 11 для ло- кального нагрева в заданную точку образца 5. Затем выполняют вторую экспозицию. Оптическая схема голографирования настроена на измерение (с высокой точностью) нормальных копонент вектора перемещения. Локальный наг рев проводят сфокусированным лучом лазера в центре пластины.

Анализ полученных голографических интерферограмм показывает,что в слу- ча.е сжатия и растяжения интерференционные картины имеют форму эллипсов, о главные оси которых совпадают с направлениями действующих напряжений: при отсутствии напряжений картина приобретает форму правильных колец.

Для данного случая (одноосное нап- j ряженное состояние) можно не проводить громоздкого процесса )асшифров- ки голограмму предлагаемый tnoco6 предоставляет широкие возможности

5

0

5

5

0

5

о

для оперативной оценки остаточных напряжений в элементах конструкций. Значение нормальной компоненты вектора перемещения при нулевой расшифровке инте рферограммы определяют по формуле ОЭ п Л (cosbig + coso), где п - порядок .светлой полосы; 0 и oi ц - соответственно углы освещения и наблюдения точки объекта.

Пример 1. В качестве исследуемого материала берут пластину из Ст. 45 размерами 75 х 25 х 1,5мм. Пластину подвергают термической обработке с целью снятия остаточных напряжений. Далее пластину нагружают, создавая одноосное напряхсенное состояние (Е 53 МПа - модуль упругости) , и проводят первую экспозицию на фотопластинку. Вторую экспозицию осуществляют после импульсного облучени; сфокусированным лучом лазера (длина, волны излучения / 1,06 мкм) плотностью энергии q - 3 Дж/см и длительностью импульса сГ 4 мс. При этих-режимах облуче- ния вызываются на поверхности пластины перемещения в виде интерференционных полос, количество которых на единицу площади не затрудняет их расшифровку.

П р и м е р 2. Подвергают нагру- жению пластину из Ст 45 размерами 75 X 25 X 1,5 ммлокальньм сфокусированным импульсньв лазерным облучением ( 1,06 мкм) плотностью энергии 4 Дж/мм, доштельностью импульса - 5 мс. При таком режиме облучения получена интерференционная картина напряженно-деформированного состояния при оптимальном количестве ин- терференционньш полос на единицу площади, t

П р и м е р 3 Локальным импульсным лазерным облучением подверг,а1от нагруженную пластину размерами 75 х X 25 X 1,5 мм из Ст, 45 длиной волны А 1,06 мкм, плотностью 5 Дж/ /см ,длительностью импульса f 6 мс. Поверхность пластины не подвержена разрушению при таких параметрах облучения, а интерференгетон- ная картина приобретает вид полос, количество которых на единицу площади не затрудняет расшифровку интер- ферограммы.

Измерения,, проведенные методами оптической микроскопии, и металло31

графические исследования испытываемых образцов показали, что их прочностные характеристики, целостность и геометрия поверхности образцов в результате испытаний не нарушилась

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений за счет того, что места нагрева (оплавления) можно выбрать достаточно малыми с большой локальностью и минимальным диаметром пятна, определяющимся качеством системы фокусиров-5

ки (D 10 см).

Редактор Л.Повхан

Составитель Б.Евстратов

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 1879/36 Тираж 678Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Способ определения внутренних напряжений в образце, заключающийся в том, что образец нагревают регистрируют деформации образца, по которым определяют напряженияj отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, нагрев образца осуществляют локально импульсным -освещением с помощью сфо- куйированного луча лазера а деформации образца регистрируют на голо- rjjaMMe двойной экспозиции.

Изобретение относится к определению напряжений и деформаций в конструкциях оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженного состояния.Лазерный луч от квантового генератора 1 расширяет коллиматором, включающим элементы 2 и 3, расщепляют светоделителем 4 на объектный и опорный луч и осуществляют первую экспозицию образца 5. Закрывают фотозатвор 8 и излучают лазером 9 луч В, который фокусируется оптической системой 6 в заданную точку образца 5. Вьшолняют вторую экспозицию. 1 ил. со оь со