Способ определения остаточных напряжений в пластинах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при определении остаточных напряжений. Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений. Пластину, имеющую остаточные напряжения, освещают когерентным светом, записывают голограмму этой поверхности, удаляют часть материала, создают локальную зону деформаций путем точечной нагрузки в зоне перемещений, вызванных удалением материала, записывают голограмму поверхности вторично. При восстановлении двухэкспозиционной интерференционной картины фиксируют число интерференционных полос и их искажения, по которым определяют величину и знак остаточных напряжений. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51, 5 С Gj L 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4396587/24 — 10 (22) 04.01.88 (46) 15.02.90. Бюл. М- 6 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) А.Р. Игнатьев, М.В. Нахматов, В.В. Ерофеев и В.И. Михайлов (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 807038, кл . G 01 В 5/30, 1981.

Каганов Л.М. Основы теории пластичности M. Наука, 1962, с. 420. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ

НАПРЯЖЕНИЙ В ПЛАСТИНАХ (57) Изобретение относится к измери— тельной технике и может использоваться для определения остаточных напряИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться при определении остаточных напряжений.

Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений.

На фиг. 1 представлено взаимодей— ствие двух полей перемещений; на фиг. 2 — интерферограмма нормальных перемещений; на фиг. 3 — интерферограмма нормальных перемещений с точками определения напряжений(где А— напряжения сжатия; Б — растяжения); на фиг . 4 — интерферограмма перемещений при определении остаточных напряжений.

„.Я0„„1543259 д 1 жений. Целью изобретения является повышение точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряжений. Пластину, имеюц1ую остаточные напряжения, освецают когерентным светом, записывают голограмму этой поверхности, удаляют часть материала, создают локальную зону деформаций путем точечной нагрузки в зоне перемещений, вызванных удалением материала, записывают голограмму поверхнос— ти вторично. При восстановлении двух— экспозиционной интерференционной картины фиксируют число интерференци— онных полос и их искажения, по кото— рым определяют величину и знак остаточных напряжений. 4 ил.

Способ осуществляют следуюцим образом.

Освещают одну из поверхностей пластины, имеющей остаточные напряжения когерентным светом. Записывают голограмму этой поверхности. Удаляют часть материала пластины со стороны освещаемой поверхности. У границы удаленного участка материала в одной или нескольких точках освещенной поверхности прикладывают точечную на— грузку. Местоположение точек выбира— ют из расчета, чтобы они оказались в пределах области деформаций, возникающих при перераспределении остаточ— ных напряжений (обобщенных деформаций) . Тип нагружения выбирают такой, чтобы были известны направления пере1543259 мещений в малых, окружающих эти точки областях. Величину нагрузки из условия возникновения деформации, имеющих необратимый характер (малые

5 пластические деформации) . Вновь записывают голограмму этой поверхности.

Восстанавливают интерференционные полосы обобщенных деформационных перемещений на границах этих локальных зон деформаций, по которым определя—

Ют знак перемещений, а соответственно и знак остаточных напряжений. При этом вне областей влияния локальных зон деформаций определяют величины остаточных напряжений.

Физическая сущность способа состо— ит в следующем. Рассмотрим взаимодействие двух полей перемец|ений, одно из которых имеет известный знак, а знак другого неизвестен (фиг. 1 и 2). Пусть через точку А поверхности проходит полоса первого поля перемещений с номером m, а второго — с номером и. Для простоты иллюСтрации примем тп = 3, n = 1. При одновременном возникновении этих двух полей перемещений они будут взаимодействовать и интерференционная картина бу— дет результатом их суперпозиции. Если знаки полей перемещений одинаковы (т.е. тп = +3; n = +1), то происходит сложение порядков полос и через точку

А пройдет уже не третья полоса первого поля перемещений, а (3+1) четвертая. Полосы обобщенных перемещений в этом случае "обтекают" зону суперпозиции (фиг. 1). Если же знаки полей перемещений разные (т.е. тп =

= -3; n = +1) то происходит вычитание абсолютных порядков полос и че40 рез точку пройдет полоса с номером

-3 + 1 -- — 2, Полосы обобщенных перемещении "втягиваются в зону (фиг. 2) . Знак обобщенных перемещений определяют по характеру прохожде45 ния полосами границы зоны локальных деформаций. Если они "обтекают" ее, то знаки совпадают, а если "втягиваются" — знаки противоположны. В случае, когда знак перемец1ений в локаль- 50 ной зоне известен априори, направление обобщенных перемещений индентифи— цируется однозначно.

Пример. После удаления час— ти материала пластины со стороны ос- 55 вещенной поверхности вблизи границы удаленной части материала в пределах предполагаемой зоны обобщенных деформаций пластически вдавливали шарик диаметром 2,5 мм до формирования отпечатка диаметром порядка 0,5 мм.

Направление перемещений точек в окрестности отпечатка в такой задаче известно. В направлении нормали к поверхности они положительны (выпучивание материала), в касательной плоскости также положительны (распирание материала). Интерференционная картина нормальных перемещений при таком нагружении представляет собой набор концентрических окружностей с центром в точке вдавливания. После записи второй голограммы при восстановлении интерференционной картины наблюдают систему полос обобщенных деформационных перемещений от перераспределения остаточных напряжений, претерпевших искажение определенного характера на границе локальной зоны деформаций. По характеру искажения определяли знак обобщенных перемещений, а в силу их линейной связи с напряжениями и знак остаточных напря— жений.

Картина интерференционных полос в целом не теряет информативности в отношении величин остаточных напряжений. По ней можно определять уровни остаточных напряжений в любой точке вне зоны искажения полос. В то же время зона искажения в силу своей локальности имеет малые размеры. Для сравнения на фиг. 4 приведена интерферограмма перемещений при определении остаточных напряжений в том же сечении, но без определения знака.

Различие в числе полос обобщенных деформационных перемещений на фиг. 3 и

4 вызвано не влиянием дополнительного точечного нагружения, а несколько разной чувствительностью к остаточным напряжениям, определяемой в данном случае глубиной удаления части материатта.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения остаточных напряжений в пластинах, заключающийся в том, что одну из поверхностей пластины освещают пучком когерентного излучения, записывают голограмму этой поверхности, удаляют часть материала пластины со стороны освещаемой поверхности, вновь записывают голограмму этой поверхности„ восстанавливают двухэкспозиционную интерферен1543259

А

А

Шаг.2 ционную картину, по которой рассчитывают остаточное напряжение, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и информативности за счет одновременного определения величины и знака остаточных напряже— ний, после записи первой голограммы и удаления части материала пластины на освещенной поверхности создают локальную зону деформаций путем приложения точечной нагрузки в области цеформационных перемещений, вызванных удалением части материала, а при восстановлении двухэкспозиционной интерференционной картины фиксируют характер искажений интерференционных полос на границе этой зоны, по кото— рым определяют знак остаточных напряжений на окружающем эту зону участке поверхности пластины.

1543259

Составитель В.Маслов

Техред М.Дидык

Редактор 10.Середа

Корректор А.Обручар

Заказ 394 Тираж 475 Подписное

ВЕИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

IIp ýèçâîä- òâåííî-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101