Голографический способ определения параметров напряженно-деформированного состояния объектов Советский патент 1991 года по МПК G01B11/16 G01B9/21 

Изобретение относится к измерительной технике, к определению параметров напряженно-деформированного состояния бандажированных валков.

Цель изобретения - повышение информативности при исследовании бандажированных валков путем определения дефектов посадки бандажа на ось и степени искажения осевой симметрии напряженно-деформированного состояния.

Способ осуществляют следующим образом.

Из бандажированного валка вырезают в радиальном сечении темплет. Место вырезания выбирают в центральной части валка на расстоянии не менее величины диаметра

валка от его торцов. Это позволяет пренебречь при расчете объемного напряженного состояния валка концевыми эффектами. Толщину темплета выбирают меньше 1/5 величины диаметра валка, что позволяет считать напряженное состояние в темплете квазиплоским. При этом максимальная толщина темплета не должна превышать величины порядка 2-3 мм, что обусловлено возможностями вытравливания сквозных от- верстий при электролитическом травлении. Темплет устанавливают в оптическую схему для получения голографических интер- ферограмм. Предлагаемый способ не предъявляет требований к конкретному выполнению схемы, поэтому она не приведена. Поверхность темплета освещают когерентным

Os

Ю О

00

излучением и получают двухэкспозицион- ную интерферограмму, между экспозициями которой выполняют в центре темплета сквозное круглое отверстие (методы, которыми выполняют отверстие, несущественны: это может быть травление, но по временным затратам рациональнее использовать сверление). На двухэкспозиционной интерферограмме наблюдают вокруг отверстия интерференционную картину, полосы которой симметричны относительно двух осей. Эти оси совпадают с осями главных напряжений, поэтому по двухэкспозиционной голограмме однозначно определяют положение осей главных напряжений в центре темплета. В центре темплета, а точнее на контуре отверстия, выполненного в центре, окружная компонента тензора остаточных напряжений равна нулю, а радиальная компонента постоянна по контуру и поэтому не влияет на положение осей симметрии интерференционных полос. Положение осей симметрии, а следовательно, и положение осей главных напряжений обусловлено в центре только влиянием осевой несимметрии напряженно-деформированного состояния. Эта несимметрия создается дополнительным напряженным состоянием, возникающим вследствие неравномерности обжатия оси вапка бандажом после посадки, Таким образом, определяют оси главных напряжений дополнительного напряженного состояния.

После этого темплет крепят в держателе по точкам, лежащим на линии, расположенный под углом 45° к упомянутым осям. Записывают на фоторегистраторе голограмму, производят нагружение темплета путем вытравливания на обеих поверхностях темплета полосок, идентичных по геометрическим параметрам, по расположению на поверхностях темплета, параллельных линии крепления и проходящих через круглое отверстие, вновь записывают на том же фоторегистраторе голограмму той же поверхности. Производят фотохимическую обработку полученной голографической интерферог- раммы, восстанавливают ее когерентным излучением и наблюдают голографическую интерферограмму, по которой определяют параметры напряженно-деформированного состояния объекта, при наблюдении голографической интерфе- рограммы регистрируют наличие разрывов интерференционных полос, по которым определяют дефекты посадки бандажа на ось, и по углу отклонения линии изменения знака кривизны интерференционных полос от линии, перпендикулярной линии крепления, определяют степень искажения осевой

симметрии напряженно-деформированного состояния.

Вытравливание полосок, параллельных линии крепления, обусловлено следующим.

При вытравливании идентичных полосок, проходящих через круглое отверстие, происходит частичная разгрузка окружной компоненты тензора остаточных напряжений по контуру полосок. По голографической ин0 терферограмме можно определить распределение окружной компоненты по контуру полосок Для этого по распределению окружной компоненты сначала определяют распределение радиальной компоненты в

5 темп лете, а затем рассчитывают компоненты объемного напряженного состояния в валке, т.е. вытравливание полосок позволяет определить параметры напряженно-деформированного состояния бандажированного

0 валка, В результате вытравливания полосок происходит частичная разгрузка окружной компоненты. В случае осесимметричного напряженного состояния темплета его деформации симметричны относительно диа5 метральной линии, перпендикулярной полоскам. На линии крепления деформации отсутствуют, поэтому указанная линия должна быть параллельна полоскам, иначе нет симметрии.

0 Крепление темплета по линии, расположенной под углом 45° к осям главных напряжений дополнительного напряженного состояния, обусловлено следующим. Очеяп,. видно, что при креплении под углом --о2

(где п 0,±1,±2, ...) одна из осей главных напряжений дополнительного напряженного состояния совпадает с направлением, по которому идет разгрузка окружной компо0 ненты после вытравливания полосок, другая ось перпендикулярна этому направлению, и поэтому симметрия интерференционной картины не изменяется. Наибольшее воздействие дополнительного напряженного

5 состояния на симметрию интерференционной картины происходит при расположении осей под углом 45° к полоскам, а следовательно, и к линии крепления. При вытравливании полосок происходит одновременное

0 высвобождение и окружной компоненты, характеризующей осесимметричное напряженное состояние, и обеих компонент, относящихся к дополнительному напряженному состоянию. Происходит сложение деформа5 ций и образуется результирующая интерференционная картина. Очевидно, что при отсутствии дополнительных напряжений интерференционная картина симметрична относительно линии, перпендикулярной линии крепления, а при отсутствии осесимметричного напряженного состояния - симметрична линии, расположенной под углом 45° к линии крепления. Таким образом, соотношение дополнительного и осесиммет- ричного напряженных состояний (степень искажения осевой симметрии) может быть охарактеризовано углом отклонения линии изменения знака кривизны интерференционных полос (она не эквивалентна линии симметрии, так как при добавлении дополнительных напряжений симметрия не сохраняется, при отсутствии дополнительных напряжений указанная линия совпадает с линией симметрии) от линии, перпендикулярной линии крепления.

Идентичность параметров полосок и их расположения обеспечивает отсутствие изгиба темплета при вытравливании.

Дефекты посадки бандажа на ось типа отсутствия адгезии определяют по разрыву интерференционных полос на поверхности стыковки бандажа с осью. Разрывы полос означают, что в этом месте разгрузочные деформации бандажа и оси происходят независимо одна от другой, так как нет адге- зии (сцепления) бандажа и оси.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении информативности при исследовании бандажи- рованных валков путем определения дефектов посадки бандажа на ось и степени искажения осевой симметрии напряженно- деформированного состояния.

Формулаизобретения

Голографический способ определения параметров напряженно-деформировзнно- го состояния объектов, заключающийся в том, что поверхность объекта освещают когерентным излучение м, записывают на фоторе- гистратуре голограмму этой поверхности,

производят нагружение объекта, вновь записывают на том же фоторегистраторе голограмму той же поверхности, наблюдают голографическую интерферограмму и по ней определяют параметры напряженно- деформированного состояния объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности при исследовании бандажированных валков путем определения дефектов посадки бандажа на ось и степени искажения осевой симметрии напряженно-деформированного состояния, в качестве исследуемого объекта выбирают темплет, вырезанный из бандажиро- ванного валка в радиальном сечении, перед записью голограммы поверхности темплета регистрируют голограмму этой поверхности, выполняют в центре темп- лета сквозное глухое отверстие и вновь регистрируют голограмму, по полученной двухэкспозициейной интерферограмме определяют положение осей главных напряжений в центре темплета, закрепляют темплет лоточкам, лежащим на линии, расположенной под углом 45° к упомянутым осям нагружения, производят вытравливание на обеих поверхностях темплета полосок, одинаковых по геометрическим размерам и идентично расположенных на поверхностях темплета параллельно линии крепления и проходящих через круглое отверстие, при наблюдении голографической интерферог-раммы регистрируют наличие разрывов интерференционных полос, по которым определяют дефекты посадки бандажа на ось, и по углу отклонения линии изменения знака кривизны интерференционных полос от линии, перпендикулярной линии крепления, определяют степень искажения осевой симметрии напряженно-деформированного состояния.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения параметров напряженно-деформированного состояния бандажирован- ных валков. Целью изобретения является повышение информативности при исследовании бандажированных валков путем определения дефектов посадки бандажа на ось и степени искажения осевой симметрии напряженно-деформированного состояния. Вначале получают голографическую интер- ферограмму, между экспозициями которой в центре темплета, вырезанного из центральной части валка в радиальном сечении, выполняют сквозное круглое отверстие. Определяют по интерферограмме оси главных напряжений дополнительного напряженного состояния Затем получают голографическую интерферограмму, между экспозициями которой на поверхностях темплета вытравливают идентичные полоски, и определяют по ней дефекты посадки бандажа на ось, степень искажения осевой симметрии напряженно-деформированного состояния и его параметры. сл с