Способ определения остаточных напряжений в пластинах Советский патент 1990 года по МПК G01L1/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при определении остаточных напряжений .

Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений.

На фиг. 1 представлено взаимодействие двух полей перемещений , на фиг. 2 - интерферограмма нормальных перемещений} на фиг. 3 - интерферограмма нормальных перемещений с точками определения напряжений(где А - напряжения сжатия; Б - растяжения) ; на фиг. 4 - интерферограмма перемещений при определении остаточных напряжений.

Способ осуществляют следующим образом .

Освещают одну из поверхностей пластины, имеющей остаточное напряжения когерентным светом. Записывают голо рамму этой поверхности. Удаляют часть материала пластины со стороны освещаемой поверхности. У границы удаленного участка материала в одной или нескольких точках освещенной поверхности прикладывают точечную нагрузку. Местоположение точек внгпра- ют из расчета, чтобы они оказались в пределах области деформации, возникающих при перераспределении остаточных напряжении (обобщенных деформаций) . Тип нагружения выбирают таком, чтобы были известны направления пер 1-сл

Ј

оо

СЛ

СО

мощении в маных, окружающих эти точки областях. Величину нагрузки из ус :овин возникновения деформации, 1меющих неоирлгимыи характер (малые пластические деформации). Вновь записывают голограмму этой поверхности Босс n.iавливают интерференционные полосы обобщенных деформационных перемещений на границах этих локальных зон теформацин, по которым определя- кп знак перемещении, а соответственно и знак остаточных напряжений. При этом вне областей влияния локальных зон деформации определяют величины остаточных напряжений.

Физическая сущность способа состоит в следующем. Рассмотрим взаимодействие двух полей перемещений, одно из которых имеет известный знак, а знак другого неизвестен (фиг. 1 и 2). Пусть через точку А поверхности проходит полоса первого поля перемещении с номером т, а. второго - с номером п. Ятя простоты иллюстрации примем га 3, п 1. При одновременном возникновении этих двух полей перемещении они будут взаимодействовать и интерференционная картина будет результатом их суперпозиции. Если знаки полей перемещений одинаковы (т.е. m +3, п +1), то происходит сложение порядков полос и через точк А пройдет уже не третья полоса первого поля перемещений, а (3+1) четвертая. Полосы обобщенных перемещений в этом стучае обтекают зону суперпозиции (фиг. 1). Если же знаки по ieii перемещений разные (т.е. га -3, п +1), то происходит вычитание абсолютных порядков полос и через точку пройдет полоса с номером -3+1 - 2. Полосы обобщенных перемещении BIHIиваются в зону (фиг. 2). Знак обобщенных перемещении определяют по характеру прохождения полосами границы зоны локальных деформации. Если они обтекают ее, то знаки совпадают, а если втягиваются - знаки противоположны. В случае, когда знак перемещений в локаль ной зоне известен априори, направление обобщенных перемещений индентифи цируегся однозначно.

II р и м е р. После удаления части материала пластины со стороны ос- вещенной поверхности вблизи границы удаленной части материала в пределах предполагаемой зоны обобщенных дефор

5 0

5

0

5

0

5

нации пластически вдавливали шарик диаметром 2,5 мм до формирования сг- печатка диаметром порядка 0,5 мм. Направление перемещений точек в окрестности отпечатка в такой задаче известно. В направлении нормали к поверхности они положительны (выпучивание материала), в касательной плоскости также положительны (распирание материала). Интерференционная картина нормальных перемещений при таком на- гружении представляет собой набор концентрических окружностей с центром в точке вдавливания. После записи второй голограммы при восстановлении интерференционной картины наблюдают систему полос обобщенных деформационных перемещений от перераспределения остаточных напряжений, претерпевших искажение определенного характера на границе локальной зоны деформаций. По характеру искажения определяли знак обобщенных перемещений, а в силу их линейной связи с напряжениями и знак остаточных напряжений .

Картина интерференционных полос в целом не теряет информативности в отношении величин остаточных напряжений. По ней можно определять уровни остаточных напряжений в любой точке вне зоны искажения полос. В то же время зона искажения в силу своей локальности имеет малые размеры. Для сравнения на фиг. 4 приведена интер- ферограмма перемещений при определении остаточных напряжений в том же сечении, но без определения знака. Различие в числе полос обобщенных деформационных перемещений на фиг. 3 и 4 вызвано не влиянием дополнительного точечного нагружения, а несколько разной чувствительностью к остаточным напряжениям, определяемой в данном случае глубиной удаления части материала. Формула изобретения

Способ определения остаточных напряжений в пластинах, заключающийся в том, что одну из поверхностей пластины освещают пучком когерентного излучения, записывают голограмму этой поверхности, удаляют часть материала пластины со стороны освещаемой поверхности, вновь записывают голограмму этой поверхности, восстанавливают двухэкспозиционную интерферен51

ционную картину, по которой рассчитывают остаточное напряжение, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений, после записи первой голограммы и удаления части материала пластины на освещенной поверхности создают локальную зону деформаций путем при432596

ложения точечной нагрузки в области деформационных перемещений, вызванных удалением части материала, а при восстановлении двухэкспозицноннои интерференционной картины фиксируют характер искажений интерференционных полос на границе этой зоны, по которым определяют знак остаточных напря- IQ жений на окружающем эту зону участке поверхности пластины.

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при определении остаточных напряжений. Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений. Пластину, имеющую остаточные напряжения, освещают когерентным светом, записывают голограмму этой поверхности, удаляют часть материала, создают локальную зону деформаций путем точечной нагрузки в зоне перемещений, вызванных удалением материала, записывают голограмму поверхности вторично. При восстановлении двухэкспозиционной интерференционной картины фиксируют число интерференционных полос и их искажения, по которым определяют величину и знак остаточных напряжений. 4 ил.

+ /

+2 +3 U +5

+

-1

-2 -3 -4 -5

ФигЗ

2

О

+/

+2

+J +4

+5

Фиг1

+6

-1 -2

-з -4

-5

Фиг 2

Фбуг4