Способ определения напряженно-деформированного состояния объекта Советский патент 1990 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к измерительной технике, к определению напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическими методами.

Цель изобретения - обеспечение возможности раздельного определения величины квазиглавных напряжений и деформаций посредством измерения интенсивности поляризованного света, прошедшего через объект.

На фиг. 1 приведена схема нагруже- ния и напряженного состояния в сжатом диске; на фиг. 2 - схема деформированного состояния в сжатом диске, где Сз, и ОГ4 - квазиглавные (главные в диске) напряжения; F - сжимающая сила;

d - толщина диска; Ј, и Ј2 - квазиглавные (главные в диске) деформации. Пример. Определяли оптическую анизотропию, замороженную в сжатом вдоль центральной оси диске (фиг.1,2) из полимерного материала на базе эпок- сидно-диановой смолы ЭД-20М. Размеры диска: диаметр 50 мм, толщина 5 мм, величина сжимающей силы 19,6 Н. Температура замораживания материала диска 132°С. Измеряли величину относительного (в процентах) поглощения интенсивности поляризованного луча света в центре диска на двух длинах волн САа590 и 670 нм). Плоскости.поляризации ориентировали поочередно, под углами (f 0 ; 5; 15; 25; 45; ...; 90; -5;

О1 J

оо

4 OS

-15; ...; -90° ( нм)j 0; 10; 20; 30: ь..; 90- -10; -20; ...; -90° (Я Ь90 нм) по отношению к оси сжатия диска.

Результаты эксперимента, проведенного на концентрационном фотоэлектро- калориметре КФК-2, представлены в табл. 1 и 2, причем f°- УГОЛ, образованный плоскостью поляризации луча света и направпением действия сжимающей силы; &(п, % - относительное поглощение интенсивности света в плоскости измерения (образующей угол Cf с направлением действия сжимающей си- пи) „ Днаьазоп абсолютных изменений оЈу в проведенных экспериментах.- 16,1- 16,9%о В табл. 1 и 2 приведены величины относительного изменения (изменение относительного поглощения величиной в 1% взято за 100%, тогда величины изменения oLq) находятся во пределах 9-91%); СУ9 , Ша - экспериментально определенная величина нормального напряжения в центре диска, направление которого образует угол ( с направлением действия сжимающей силы; , Ша - теоретически подсчитанная величина нормального напряжения в центре диска, направление

которого образует угол ф с направле с- эксп нием действия сжимающей силы; с ц

экспериментально определенная величина нормальной деформации в центре диска, направление которой образует угол (/ с направлением действия сжимающей рилы; 5 Тр теоретически подсчитанная величина нормальной деформации в центре диска, направление которой образует угол С| с направлением деист- вия сжимающей силы; Ґ&- относительная погрешность экспериментально определенной величины по сравнению с теоретическим значением; относительная погрешность эксперименталь- но определенной величины Јц по сравнению с теоретическим значением.

В центре сжатого по оси диска напряженное состояние представлено на фиг. 1: G 2FA-Dd 0,05 МПа; Ј( 0,05 МПа; Ga -0,15 Ша.

Соответствующее деформированное состояние представлено на фиг. 2:

в, -g (СУ, -(uc1,,); ez ( - (ua,).

Для высокоэластического состояния ,25 Ша;(К 0,5; g 4,587« ,422ЧО 3, где Е - модуль упру гости; ф - коэффициент Пуассона.

Величины нормальных напряжений и деформаций на площадке, образующей угол Ср с осью сжатия, равны:

(1)

(Jq, 62cos2q +C isin2q);

ЈТ(ГР 6cos2tf+e,sin2.t2)

В результате измерений установлены линейные зависимости между относительным поглощением плоскополяризованного луча бЈ(в и величинами нормальных напряжений и деформаций в плоскоти поляризации и f (в:

оЦ б 0д+%-(Гч,;(3)

Взяты за базовые величины Ы., и ui (для главных плоскостей ТДП) и соответствующие им напряжения ОТ, , и деформации S,, Јz определены параметры Kg-, Кр. для каждой длины волны:

ft 590 нм;

,П5;(5)

G, -teZOal. Otf 410

tfosr56 8;

Kg -7455;(6)

F(D . CtP 7455

Ъ -670 нм -оСГ 70,6;

г 7Qi6 btf 404

,6; K- 7273; p

C(f ml, С7)

(8)

Результаты сравнения экспериментально определенных по зависимостям (5) и (7) напряжений и по зависимостям (6) и (8) деформаций и теоретических значений напряжений и деформаций по формулам (1) и (2) приведены в табл. 1 и 2.

Формула изобретения

«

Способ определения напряженно-деформированного состояния объекта из оптически чувствительного материала, заключающийся в том, что объект помещают в световое поле плоского полярископа между поляризатором и анализа- тором, измеряют направления квазиглавных начальных напряжений и деформации и характеристики поляризованного света, выходящего из анализатора, нагружают объект, измеряют направления квазиглавных напряжений и деформаций и характеристику поляризованного света и учитывают направления квазиглавных напряжений и деформаций и - характеристики поляризбванного света до и после нагружения при определении напряженно-деформированного состояния объекта, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности раздельного определения величин квазиглавных напряжений и деформаций, после помещения объекта в све0

5

товом поле полярископа из полярископа удаляют анализатор, измеряют величину интенсивности светового потока, прошедшего через объект, возвращают1 анализатор в полярископ, после нагружения объекта снова удаляют анализатор из полярископа, ориентируют плоскость поляризации света по одному из направлений кваэиглавных напряжений и деформаций и измеряют характеристику поляризованного света, а в качестве характеристики поляризованного света выбирают величину интенсивности светового потока, прошедшего через объект.

Таблица 1

Изобретение относится к измерительной технике, и касается определения напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическими методами. Цель изобретения - обеспечение возможности раздельного определения величины квазиглавных напряжений и деформаций посредством измерения интенсивности поляризованного света, прошедшего через объект. Для этого после помещения объекта в полярископ из полярископа удаляют анализатор, измеряют величину интенсивности светового потока, прошедшего через объект, возвращают анализатор, после нагружения объекта снова удаляют анализатор, ориентируют плоскость поляризации света по одному из направлений квазиглавных напряжений и деформаций и измеряют величину светового потока, прошедшего через объект. 2 ил.

-X 590 ни

А 670 ни

Таблица

6 2F{Xl d

Ј,е(б,)

.;