П. В. РЯБУХО, П. К. ПЛОТНИКОВ1
Национальный исследовательский Саратовский государственный университет
1Саратовский государственный технический университет
ЦИФРОВАЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ПОВЕРХНОСТИ
В ОБЛАСТИ КОНТАКТА ДВУХ ТЕЛ
С использованием схемы записи цифровых голограмм сфокусированного изображения с наклонным опорным пучком и метода цифровой голографической интерферометрии определены размеры области субмикронных деформаций плоской поверхности упругого тела при его контакте с жестким шаром.
Контакт тел и возникающие деформации соприкасающихся поверхностей определяют закономерности процессов трения этих поверхностей [1]. При использовании оптических методов для определения размеров области и величин деформаций при контакте тел с криволинейными поверхностями одно из контактирующих тел должно быть прозрачным. В настоящей работе исследовались контактные деформации плоской поверхности прозрачного оргстекла под действием вертикальной силы нормального давления со стороны стального шара. Для определения субмикронных деформаций использовался метод цифровой голографической интерферометрии на основе записи цифровых голограмм сфокусированного изображения с наклонным опорным пучком (рис. 1) и численной пространственной фильтрации голограммы для получения комплексной амплитуды поля изображения поверхности исследуемого объекта [2].
Рис. 1. Схема записи цифровых голограмм сфокусированного изображения
с наклонным сферическим опорным пучком
Теория контактных взаимодействий тел количественно определяет поле деформации в зоне соприкосновения тел [1], также экспериментально установлены нормальные деформации в области контакта стальных плиты и шара [1]. Нами экспериментально установлены размеры области упругих деформаций на уровне »0,1 мкм вокруг зоны фактического контакта стального шара диаметром 35 мм с плоской поверхностью оргстекла. Установлена асимметрия лунки прогиба поверхности при приложении малой поперечной силы для качения шара по плоской поверхности.
На рис. 2а представлена интерферограмма поля деформаций поверхности оргстекла под действием нормальной силы давления со стороны шара, F=282 г. Из-за спекл-модуляции изображения различимы только две темные интерференционные полосы низкой пространственной частоты. В пределах области фактического контакта ожидаемые полосы имеют высокую пространственную частоту и неразрешимы.
На рис. 2б представлены теоретическая кривая [1], охватывающая профиль сечения шара, растянутого по вертикали в 103 раз, и экспериментальный график вокруг области фактического контакта. Эксперименты показывают наличие достаточно протяженной области упругой деформации вокруг площади фактического контакта, с необходимостью оказывающей влияние на процессы трения тел.
Список литературы
1. Пинегин качения в машинах и приборах. М.: Машиностроение. 1976.
2. Диков О. В., Савонин С. А., Качула В. И., Рябухо голографическая интерферометрия микросмещений объектов с рассеивающей поверхностью. Компьютерная оптика. 2012. Т.36. № 1. С.51–64.
