Способ определения внутренних напряжений в образце

 

Изобретение относится к определению напряжений и деформаций в конструкциях оптическими методами. Цель изобретения - повышение точности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженного состояния.Лазерный луч от квантового генератора 1 расширяет коллиматором, включающим элементы 2 и 3, расщепляют светоделителем 4 на объектный и опорный луч и осуществляют первую экспозицию образца 5. Закрывают фотозатвор 8 и излучают лазером 9 луч В, который фокусируется оптической системой 6 в заданную точку образца 5. Вьшолняют вторую экспозицию. 1 ил. со оь со

СО!Оэ СОЩТСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5D 4 G 01 В 11/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3851371/25-28 (22) 05.02.85 (46) 15.05.87. Бюл. У 18 (71) Институт прикладных проблем механики и математики АН УССР (72) А.P.Торский, Г.В.Пляцко, В.Н.Максимович и И.Ф.Буцяк (53) 531. 781. 2 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 807038, кл. G 01 В 5/30, 1981.

Авторское свидетельство СССР !! 213398, кл. G 01 В 5/30, l966. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ

НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦЕ (57) Изобретение относится к определению напряжений и деформаций в конструкциях оптическими методами.

Цель изобретения — повышение точности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженного состояния. Лазерный луч от квантового генератора 1 расширяет коллиматором, включающим элементы 2 и 3, расщепляют светоделителем 4 на объектный и опорный луч и осуществляют первую экспозицию образца 5. Закрывают фотоэатвор 8 и излучают лазером 9 луч

В, который фокусируется оптической системой 6 в заданную точку образца 5. Выполняют вторую экспозицию.

1 ил.

131О63О 2 для оперативной оценки остаточных напряжений в элементах конструкций.

Значение нормальной компоненты вектора перемещения при "нулевой" расшифровке интерферограммы опреде4 ляют по формуле Q = n9 (cosa +

+ coso!д), r де п — порядок светлой полосы; о и eL„ — соответственно углы освещения и наблюдения точки

1О объекта.

Пример 1. Б качестве исследуемого материала берут пластинУ

- из Ст. 45 размерами 75 х 2" х 1,5мм.

Пластину поцвергают термической об- работке с целью снятия остаточных

15 напряжений. Далее пластину нагружают, создавая одноосное напряженное состояние (Е = 53 MIIa — модуль упругости), и проводят первую экспозицию на фотопластинку. Вторую экспозицию осуществляют после импульсное- го облучения сфокусированным лучом лазера (длина. волны излучения Я о-. -= 1 06 мкм) плотностью энергии q

2с z

3 Дж/см и длительностью импульса c7 = 4 мс. При этих режимах облуче-. ния вызываются на поверхности пластины перемещения в виде интерференционных полос, количество которых на единицу площади не затрудняет их расшифровку.

Пример 2. Подвергают нагружению пластину из Ст 45 размерами т 75 х 25 х 1,,5 мм локальным сфокусиро35 ванным импульсным лазерным облучением (3 =1,06 мкм) плотностью энергии

4 Дж/мм, длительностью импульса — 5 мс, При таком режиме облучения получена интерференционная картина

40 напряженно-деформированного состояе ния при оптимальном количестве инм- терференционных полос на единицу площади.

Изобретение относится к определе нию напряжений и деформаций в конструкциях оптическими методами.

Цель изобретения — повышение точ ности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженного состояния.

На чертеже показана оптическая схема, реализующая предложенный способ.

Способ осуществляется следующим образом

Испытания проводят на образцах, имеющих вид,пластин из стали. Обра зец жестко защемляют одним концом, а к свободному краю по центру прикладывают сосредоточенную силу,направленную перпендикулярно срединной поверхности пластины, что дает возможность создавать одноосные напряжения. По схеме, показанной на черт же записывают галограмму двойной экспозиции. Лазерный луч А от квант вого генератора 1 расширяют коллима тором, включающим элементы 2 и 3 расщепляют светоделителем 4 на объектный и опорный луч. Отразившись от поверхности нагруженного образца

5,, объектный луч попадает на фотопластинку 6, на которую падает опор ный луч, отразившись от зеркала 7.

Осуществляют первую экспозицию.Далее фотозатвор 8 закрывают, излучаю лазером 9 в импульсе луч В, который отразившись от зеркала 10, фокусиру ется оптической системой 11 для локального нагрева в заданную точку образца 5. Затем выполняют вторую экспозицию. Оптическая схема голографирования настроена на измерени (с высокой точностью) нормальных ко понент вектора перемещения. Локальный нагрев проводят сфокусированным лучом лазера в центре ппастины. 45

Анализ полученных голографических ин.терферограмм показывает,что в случае сжатия и растяжения интерференционные картины имеют форму эллипсов

Р главные оси которых сов гадают с направлениями действующих напряжений: при отсутствии напряжений картина приобретает форму правильных колец.

Для данного случая (одноосное нап- 5 ряженное состояние) можно не проводить громоздкого процесса „расшифровки голограмм; предлагаемый способ предоставляет широкие возможности

Пример 3. Локальным импульсным лазерным облучением подвергают нагруженную пластину размерами 75 х х 25 х 1,5 мм из Ст. 45 длиной волны Ъ = 1,06 мкм, плотностью 5 Дж/

/см,длительностью импульса .

6 мс. Поверхность пластинь не подвержена разрушению при таких пара-метрах облучения, а интерференв::.онная картина приобретает вид полос, количество которых на единицу площади не затрудняет расшифровку интерферограммы.

Измерения,, проведенные методами оптической микроскопии, и металлоСоставитель Б.Евстратов

Редактор Л.Повхан Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Заказ 1879/36 Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 13106 графические исследования испытываемых образцов показали, что их прочностные характеристики, целостность и геометрия поверхности образцов в результате испытаний не нарушилась. 5

Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений за счет того, что места нагрева (оплавления) можно выбрать достаточно ма-. f0 лыми с большой локальностью и минимальным диаметром пятна, определяющимся качеством системы фокусировки (D = 10 см).

30 4

Формула из обретения

Способ определения внутренних напряжений в образце, заключающийся в том, что образец нагревают, регистрируют деформации образца, по которым определяют напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения, нагрев образца осуществляют локально импульсным .освещечием с помощью сфокусированного луча лазера, а деформации образца регистрируют на голограмме двойной экспозиции.