Устройство для измерения деформаций пластин и оболочек Советский патент 1983 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к оптическим методам исследований деформаций пластин и оболочек при статических, динамических и температурных нагрузках.

Известно устройство для измерения деформаций пластин и оболочек, содержащее станину с захватами для крепления исследуемого объекта, кронштейн, размещенный на станине с возможностью перемещения в направлении захватов, установленные на кронштейне цилиндрический экран с линейным растром, фотоаппарат с объективом и механизм нагружения исследуемого объекта, размещенный на станине 1J.

Недостатком устройства для изме.рения деформаций пластин и оболочек является то, что оно не позволяет экспериментально определять изгибные деформации исследуемого объекта в полярной системе координат. Для перехода от декартовой системы координат к полярной возникает необходимость в проведении трудоемкой-до- полнительной вычислительной работы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для измерения деформаций пластин и оболочек, содержащее станину с захватами для крепления исследуемого Ьбъекта , кронштейн, размещенный на станине с возможностъю перемещения в направлении захватов, установленные на кронштейне сферический экран с растром, выполненным в виде концентрических окружностей, фотоаппарат с объективом, оптическая ось которого

10 совмещена с центром сферического экрана, и механизм нагружения исследуемого объекта, размещенный на станине 2. ..

Недостатком этого устройства явля15ется невозможность его применения при определении неосесимметричных иэгибных деформаций.

.Известно, что экспериментальное решение задач изгиба пластин и оболо20чек сводится к определению, изгибающих моментов, которые при неосесимметричном деформировании имеют вид

V V(

)

Т т

25

e-l

)

-j.

/ач

) «jeDC-Ml -e

(Я

30

р.адральная и окружная коор-

дината;

изгибающие моменты в радиальном и окружном направлении

цилиндрическая жесткость; угол поворота нормалей; g параметры кривизны в радиальном и окружном направлениях, равные

av

9

X --1

U) 9- Т

ае

Из формул (1) и (2) видно, что для решения задачи при неосесимметричном деформировании исследуемого .объекта реобходима определить углы Ti Vfl и параметры кривизны Ху, Xg . Известные устройства не позволяют определить угол и параметр кривизны

Х0 .

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения неосе,симметричных изгибннх деформаций в полярной системе координат.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения деформаций пластин и оболочек снабжено установленными на кронштейне механизмами перемещения сферического экрана нормально оптической оси и поворота вокруг оптической оси, индикато рами полоясения сферического экрана и сферическим экраном с растром, выполненным в виде радиальных линий, частота которых возрастает с увеличением расстояния от центра экрана, а сферические экраны выполнены сменными.

На фиг. 1 представлено устройство для измерения деформаций пластин и оболочек, общий вид; на фиг. 2 сферический экран с растром в виде концентрических окружностей; на фиг.

3- то же в виде радиальных линий, сходящихся в центре экрана; на фиг.

4- исследуемая пластина с обозначениями параметров в полярной системе координат; иа фиг. 5 - измеряемые углы поворота нормалей в полярных координатах.

Устройство для измерения деформаций пластин и оболочек содержит станину 1 с захватами 2 для крепления исследуемого объекта 3, кронштейн 4, установленный на станине 1, имекшшй возможность с помощью приспособления 5 перемещаться в направлении захватов 2 и исследуемого объекта 3, На кронштейне 4 установлен сферический I экран 6, фотоаппарат 7 с объективом (не показан), оптическая ось которого совмещена с центром сферического экрана 6. На станине 1 размешен механизм 8 нагружения исследуемого объекта 3. На кронштейне 4 установлены механизмы 9 перемещения, сферического экрана б нормально оптической оси и механизм 10 поворота сферического экрана 6 вокруг оптической оси, а также индикатор 11 перемещения и индикатор 12 поворота сферического экрана. Сферические экраны б выполнены сменными.

Устройство для измерения деформаций пластин и оболочек работает следующим образом.

Исследуемый объет 3 устанавливают в захваты 2. На кронштейне 4 устанавливают сферический экран 6 с концентрическими окружностями и производят первое экспонирование с помощью фотоаппарата 7. Затем исследуемый объект 3 нагружают механизмом 8 и производят второе экспонирование

В результате этого на негативе возникает картина муара, на которой каждой полосе муара соответствует линия равных углов поворота нормалей

Vy .

После этого сферический экран 6 с концентрическим растром снимают и на его место устанавливают сфериче.сг: кий экран с радиальным растром, проиводят экспонирование фотопленки до деформации исследуемого объекта 3 и после деформации и по картине муара определяют угол поворота нормалей Q, Для определения параметров кривизны XQ и Ху осуществляют двойное эк,споннрование деформированного объекта 3, соответственно до поворота (перемещения) сферического экрана 6 и после поворота (перемещения) и определяют их по , формулам:

ЗУ

.0)

dV ,

11- П,

f-d-y

гдеn,,rYj- порядок полосы муара;

оС - расстояние от объектива до поверхности исследуемого объекта; It - шаг растра,

Таким образом, упрощается определение деформационных характеристи пластин и оболочек при неосесимметричных изгибных нагурзках.

Формула изобретения

Устройство для измерения де-формаций пластин и оболочек, содержащее станину с захватс1ми для крепления исследуемого объекта, кронштейн, размещенный иа станине с возможностью перемещения в направлении захватов, установленные на кронштейне сферический экран с растром, выполненным в виде концентрических окружностей, фотоаппарат с объективом, оптическая ось которого совмещена с центром сферического экрана, и механизм нагружения исследуемого объекта, размещенный на станине, о т л и ч аю ц е е с я тем, что, с целью возможности измерения неосесимметрйчных изгибных деформаций в полярной системе координат, она снабжено установленными на крошлтейне механизмамя перемещения сферического экрана нормально оптической оси и поворота оптической оси, индикаторами положения сферического экрана и сферическим экраном с растром, выполненным в виде радиальных линий, частота которых возрастает с увеличением расстояния от центра экрана, а сферические экраны выполнены сменными. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Сухарев И.П.,Ушаков Б.Н. Исследование деформаций и напряжений методом муаровых полос. М., Машиностроение, 1969, с, 87.

2.Авторское свидетельство СССР 567108, кл. G 01 М 5/00, 1977 (прототип).

7 fO

11 V ШГпиС

10