Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов Советский патент 1992 года по МПК G01B11/00 

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок.

Известно устройство, содержащее опорные плиты, между которыми расположен испытуемый призматический образец прямоугольного сечения с установленными на нем измеретелями деформаций.

Известна конструкция устройства для испытания призматических образцов на одноосное сжатие, содержащая опорные плиты, тензодатчики и преобразователи линейных перемещений для измерения соответственно продольных и поперечных деформаций образца.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения деформаций, содержащее основание, установленные на основании лазер, расположенный по ходу его излучения светоделитель, зеркало, образующее эталонное плечо интерферометра, два измерительных штока, подпружиненных в осевом

Јv

Јь ЬСЛ

направлении, три зеркала, расположенных в рабочем плече интерферометра, последовательно расположенные коллиматор, диафрагму, фотоприемник и электронную схему обработки, а также два зеркала, установленные на торцах измерительных штоков.

Недостатком известного устройства является низкая точность вследствие использования контактного метода измерения.

Цель изобретения - повышение точности определения упругих постоянных. .

Это достигается тем, что устройство содержит основание с неподвижной самоустанавливающейся опорной плитой и опорную плиту с возможностью перемещения в продольном направлении. Между опорными плитами расположен исследуемый образец. На основании установлены лазер, расположенный по ходу его излучения первый светоделитель и первое зеркало, образующие эталонное плечо интерферометра поперечных деформаций, последовательно расположенные коллиматор, диафрагма, фотоприемник, электронная схема обработки, а также второй светоделитель, расположенный между первым светоделителем и первым зеркалом, второе зеркало, расположенное за первым светоделителем.

На перемещающейся опорной плите установлено третье зеркало, образующее рабочее плечо интерферометра продольных деформаций. Между вторым и третьим зеркалами расположен третий светоделитель. По ходу отраженного третьим светоделителем излучение расположено четвертое зеркало. По ходу отраженного четвертым зеркалом излучения последовательно расположены установленные на основании второй коллиматор, вторая диафрагма и второй фотоприемник. Устройство также снабжено тремя зеркалами, расположенными по ходу излучения в рабочем плече интерферометра поперечных деформаций и предназначенными для направления излучения на заднюю поверхность исследуемого образца и обратного возвращения по тому же пути.

На фиг. 1 изображена оптикомеханиче- ская схема устройства: на фиг. 2 - то же, при направлении излучения на заднюю поверхность образца.

Устройство для определения упругих Постоянных малопластичных металлов и Сплавов содержит основание 1 с неподвижной самоустанавливагащейся опорной плитой 2 и опорную плиту 3 с возможностью перемещения в продольном направлении. Между опорными плитами 2 и 3 расположен

исследуемый образец 4 прямоугольного сечения. На основании 1 установлены лазер 5, расположенный по ходу его излучения первый светоделитель 6 и первое зеркало 7,

образующие эталонное плечо интерферометра поперечных деформаций, последовательно расположенные коллиматор 8, диафрагма 9, фотоприемник 10 и электронная схема обработки 11, а также второй светоделитель 12, расположенный между первым светоделителем 6 и первым зеркалом 7, второе зеркало 13, установленное за первым светоделетем 6.

На перемещающейся опорной плите 3

установленотретьезеркало 14,образующее рабочее плечо интерферометра продольных деформаций. Между вторым 13 и третьим 14 зеркалами расположен третий светоделитель 15. По ходу отраженного третьим светоделителем 15 излучения расположено четвертое зеркало 16. По ходу отраженного четвертым зеркалом излучения последовательно расположены установленные на основании второй коллиматор 17, вторая

диафрагма 18 и второй фотоприемник 19. Устройство также снабжено тремя зеркалами 20, 21, 22, расположенными по ходу излучения в рабочем плече интерферометра поперечных деформаций.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 5 делится на два пучка первым светоделителем 6. Одна часть первого пучка проходит по эталонному плечу интерферометра поперечных деформаций через второй светоделитель 12 до первого зеркала 7. Вторая часть первого пучка, отразившись от второго светоделителя 12, идет по рабочему плечу интерферометра поперечных деформаций. Второй пучок излучения, отражаясь от второго зеркала 13, попадает на третий светоделитель 15.

Одна часть второго пучка, прошедшая

через третий светоделитель 15, идет по рабочему плечу интерферометра продольных деформаций до третьего зеркала 14, установленного на опорной плите 3. Другая часть второго пучка, отраженная от третьего

светоделителя 15, идет по эталонному плечу интерферометра продольных деформаций до четвертого зеркала 16. Счет переместившихся интерференционных линий в обоих интерферометрах производится соответственно с помощью последовательно расположенных двух коллиматоров 8 и 17. двух диафрагм 9 и 18. двух фотоприемников 10 и 19 и подключеной к ним электронной схеме 11 обработки.

Упругие постоянные определяются по формулам

Е

Р

2 Р I а b п Я

2 l.m а п

где Е, fi - модуль упругости, коэффициент Пуассона материала образца;

Р - сила нагружения;

n, m - числа считанных интерференционных линий соответственно в интерферометрах продольной и поперечной деформаций:

а - толщина образца от полированной боковой поверхности;

I, b - длина и ширина образца;

А - длина волны источника излучения.

При использовании двух зеркально- полированных боковых поверхностей излучение, отраженное от передней поверхности исследуемого образца, направляется тремя зеркалами 20, 21 и 22, расположенными по ходу излучения в рабочем плече интерферометра поперечных деформаций, на заднюю поверхность образца и возвращается тем же путем обратно. В этом случае коэффициент Пуассона опреде- ляется по формуле

Р

24

m

э-(1 + сова) п

где «-угол падения пучка излучения относительно нормали к передней зеркальной боковой поверхности исследуемого образца 4.

Формула изобретения40

10

5

0

5 0

5

1. Устройство для определения упругих постоянных малопластичных металлов и сплавов, содержащее основание, установленные на основании лазер, расположенный по ходу его излучения первый светоделитель и первое зеркало, образующие эталонное плечо интерферометра поперечных деформаций, последовательно расположенные коллиматора, диафрагму, фотоприемник и электронную схему обработки, отличающееся тем,что,с целью повышения точности, оно снабжено вторым светоделителем, расположенным между первым светоделителем и первым зе.рка- лом, вторым зеркалом, расположенным за первым светоделителем, опорной плитой с возможностью перемещения в продольном направлении, на которой установлено третье зеркало, образующее рабочее плечо интерферометра продольных деформаций, третьим светоделителем, расположенным между вторым в третьим зеркалами, четвертым зеркалом, расположенным по ходу от- раженного третьим светоделителем излучения, образующим эталонное плечо интерферометра продольных деформаций, и расположенными последовательно по ходу отраженного четвертым зеркалом излучения вторым коллиматором, второй дифрагмой и вторым фотоприемником.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что оно снабжено тремя зеркалами, расположенными по ходу излучения в рабочем плече интерферометра поперечных деформаций и предназначенными для направления излучения на заднюю поверхность исследуемого образца и обратного возвращения по тому же пути.

/ХуУХЛу/

Изобретение относится к исследованию прочностных-свойств материалов путем приложения к ним сжимающих статических нагрузок. Целью изобретения является по-, вышение точности определения упругих постоянных материала. Излучение лазера 5 делят на два пучка первым светоделителем 6. Одна часть первого пучка проходит по эталонному плечу интерферометра поперечных деформаций через второй светоде- лител ь 12 до первого зеркала 7. Другая часть первого пучка, отразившись от второго светоделителя 12, идет по рабочему плечу интерферометра поперечных деформаций Второй пучок излучения, отразившись от второго зеркала 13, попадает на третий светоделитель 15 Одна часть второго пучка, прошедшая через третий светоделитель 15, идет по рабочему плечу интерферометра продольных деформаций до третьего зеркала 14, установленного на опорной плите 3 Вторая часть второго пучка, отраженная от третьего светоделителя 15 идет по эталонному плечу интерферометра продольных деформаций до четвертого зеркала 16. Счет числа интерференционных полос происходит в схеме 11 обработки. Упругие постоянные определяют по расчетным формулам, 1 з.п.ф-лы, 2 ил. сл с

Фиг. г