Поляризационно-оптический способ определения параметров напряженно-деформированного состояния модели полого ротора Советский патент 1992 года по МПК G01B11/18 

Изобретение относится к исследованию напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическим методом на моделях из замораживаемого оптически чувствительного материала.

Известен поляризационно-оптический способ определения напряжений в замораживаемой модели, заключающийся в том, что модель, геометрически подобную изделию, нагревают до высокоэластичного состояния, выдерживают модель при температуре высокоэластичного состояния, охлаждают, измеряют температуру снаружи и внутри модели и определяют деформации и напряжения.

Известен также поляризационно-оптический способ определения напряжений в замораживаемых моделях, заключающийся в том, что модель, геометрически подобную изделию, нагревают до температуры высокоэластичного состояния, выдерживают модель при этой температуре, охлаждают по режиму, заранее отработанному экспериментально, и определяют деформации и напряжения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является поляризационно-оптический способ определения параметров напряженно-деформированного состояния модели полого ротора, заключающийся в том, что полость модели заполня х|

Јь

СЛ

ют жидким наполнителем (глицерином) герметизируют модель, нагревают модель центробежными силами инерции и давлением наполнителя, нагревают модель до температуры высокоэластичного состояния материала модели, выдерживают модель при этой температуре до выравнивая температур по объему модели, охлаждают модель, просвечивают ее поляризованным излучением, регистрируют интерференционную картину и по ней определяют параметры напряженно-деформированного состояния модели.

Основными недостатками этих способов является необходимость измерения температуры внутри модели для того, чтобы по величине и разности температур снаружи и внутри определить момент полного прогрева и перехода материала модели в высокоэластичное состояние. Температуру измеряют с помощью термопар. Измерения снаружи модели не вызывают затруднений. Измерения внутри модели требуют изготовления сложных переходных приспособлений для ввода термопар внутрь вращающейся модели. Установка этих приспособлений в модели увеличивает трудоемкость проведения эксперимента и уменьшает точность измерения температуры внутри модели, что приводит к недостаточной точности определения момента полного прогрева и перехода материала модели в высокоэластичное состояние.

Кроме того, перед замораживанием модели на специально изготовленном образце необходимо определение температуры высокоэластичного состояния материала модели или отработки температурного режима замораживания, что также усложняет проведение эксперимента и удлиняет его проведение.

Целью изобретения является повышение производительности путем обеспечения определения температуры высокоэластичного состояния материала на самой модели и определения момента полного перехода материала модели в высокоэластичное состояние посредством использования эффекта значительного увеличения деформаций материала модели под нагрузкой при достижении высокоэластичного состояния.

Поставленная цель достигается тем, что в поляризационно-оптическом способе определения параметров напряженно-деформированного состояния модели полого ротора, заключающемся в том, что полость модели заполняют жидким наполнителем, герметизируют модель, нагружают модель центробежными силами инерции и давлением наполнителя, нагревают модель до температуры высокоэластичного состояния материала модели, выдерживают модель при этой температуре до выравнивания температуры по объему модели, охлаждают модель, просвечивают ее поляризованным излучением, регистрируют интерференционную картину и по ней определяют параметр напряженно-деформированного

0 состояния модели, после нагружения модели измеряют величины давления и скорости изменения давления наполнителя в зависимости от времени и температуры, по перемене знака скорости изменения давления наполнителя судят о переходе материала

5 модели в высокоэластичное состояние, фиксируют стабилизацию давления наполнителя, просвечивание осуществляют после стабилизации давления и полученные данные используют при определении парамет- ров напряженно-деформированного

0 состояния.

П р и м е р. Из оптически чувствительного замораживаемого материала (ЭД- 20МГТФА) изготовили модель центробежного полого ротора сепаратора,

5 нагруженного внутренним давлением наполнителя и центробежными силами инерции. Модель выполнили Е масштабе 1:4 к размерам натурной конструкции. Для исследования напряженно-деформированного

0 состояния корпуса ротора модель конструкции заполнили жидким наполнителем (глицерином), герметизировали модель и поместили ее з термостат. Нагрузили модель центробежными силами путем враще5 ния и давлением наполнителя (0,05 кг/см ). Нагрели модель до высокоэластичного состояния материала модели равномерным повышением температуры термостата и измерили давление наполнителя в полости мо0 дели.

Измеренное давление в процессе нагрева в результате различия тепловых расширений модели и заполняющего ее глицерина постепенно повышалось от 0,05

5 при 20°С до 0,10-0,15 кг/см2. Однако с достижением материалов модели температуры высокоэластичного состояния деформации от действия внутреннего давления увеличивают на два порядка (модуль

0 упругости материала модели уменьшается на два порядка), что приводит к перемене знака скорости изменения давления наполнителя (глицерина) в полости модели (возрастание давления меняется значительным

5 падением уровня в манометре примерно до 0,05-0,1 кг/см2).

Поскольку указанная перемена знака скорости изменения давления наполнителя

однозначно связана с достижением материалом модели высокоэластичного состояния (увеличение деформаций на два порядка), использование этой зависимости от определения температуры перехода материала мо- дели в высокоэластичное состояние позволяет избежать необходимости предварительной отработки температурного режима замораживания модели, т.е. повысить производительность. При достижении материалом модели высокоэластичного состояния нагрев прекращали и выдерживали модель при этой температуре до момента полного перехода материала модели в высокоэластичное состояние, которое определяли по моменту стабилизации давления (примерно 0,15 кг/см2) внутри модели, так как снаружи и внутри модели в этот момент устанавливают одинаковые температуры, и дальнейшее изменение давления за счет различных тепловых расширений материала модели и рабочей среды прекращалось. Затем устанавливают требуемое давление наполнителя (0,20 кг/см2). Пределы изменений величины давления внутри модели в зависимости от формы определятюся ее прочностью и могут колебаться от 0,05 до 1 кг/см2. Далее модель медленно охлаждали, поддерживая постоянное давление (0,20 кг/см ) внутри модели в процессе охлаждения. Затем после охлаждения до комнатной температуры вращение модели прекращали, а выделение внутри модели снижали и определяли объемное напряженно-деформированное состояние обычными приемами поляризационно-оптического метода.

Формула изобретения Поляризационно-оптический способ

определения параметров напряженно-деформированного состояния модели полого ротора, заключающийся в том, что заполняют полость модели жидким наполнителем, герметизируют модель,, нагружают модель

центробежными силами инерции и давлением наполнителя, нагревают модель до температуры высокоэластичного состояния модели, выдерживают модель при этой температуре до выравнивания температуры

по объему модели, охлаждают модель, просвечивают ее поляризованным излучением, регистрируют интерференционную картину и по ней определяют параметры напряженно-деформированного состояния модели,

отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, после на- гружения модели измеряют величины давления наполнителя и скорости изменения давления в зависимости от времени и температуры, по перемене знака скорости изменения давления наполнителя судят о переходе материала модели в высокоэластичное состояние, фиксируют стабилизацию давления наполнителя, просвечивание

осуществляют после стабилизации давления и полученные данные используют при определении параметров напряженно-деформированного состояния.

Изобретение относится к исследованию напряженно-деформированного состояния конструкций поляризационно-оптическим методом на моделях из замораживаемого оптически чувствительного материала. Целью изобретения является повышение производительности. Полости модели заполняют жидким наполнителем,герметизируют модель, нагружают ее центробежными силами инерции и давлением наполнителя. Измеряют величину давления и скорости изменения в зависимости от времени и температуры. Нагревают модель до температуры высокоэластичного состояния. По перемене знака скорости изменения давления судят о переходе материала модели в высокоэластичное состояние. Параметры напряженно-деформированного состояния определяют поляризационно-оптическим методом.