Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто
- 30% recurring commission
- Выплаты в USDT
- Вывод каждую неделю
- Комиссия до 5 лет за каждого referral
Рис. 6. Отражательный полярископ LF/Z-2
3.2. Материалы покрытий
Выбор фотоупругих покрытий и их правильное нанесение на испытываемую деталь имеют ключевое значение для успешного проведения анализа по методу PhotoStress. Имеется широкий ассортимент материалов (Рис. 7) — как в виде плоских листов, так и в жидкой форме — для нанесения на металлы, бетон, пластики, резину и на большинство других материалов. Покрытия представляют собой тщательно подобранные по составу смеси полимеров (смол), позволяющие получать необходимые и повторяемые фотоупругие свойства. Материалы поставляются с подробными инструкциями по применению и эксплуатации. Также в наличии имеются специальные наборы, содержащие всё, что необходимо для успешного нанесения фотоупругого покрытия на испытываемую деталь.
Рис. 7. Материалы для фотоупругих покрытий: плоские листы, жидкие пластики для изготовления (отливки) листов, повторяющих контуры деталей, а также клеи
4.0. Анализ интерферограмм (интерференционных картин) фотоупругих покрытий
Метод PhotoStress позволяет проводить следующие виды анализа и измерений:
1. Полная интерпретация интерферограмм
2. Количественные измерения:
a. Направлений главных напряжений и их значение во всех точках на фотоупругом покрытии.
b. Величины и знака тангенциальных напряжений вдоль свободных (ненагруженных) границ и во всех областях, где напряжённое состояние является одноосным.
c. В двухосном напряжённом состоянии — величины и знака разности между главными напряжениями и напряжениями в любой выбранной точке на поверхности испытываемого объекта с нанесённым покрытием.
4.1. Интерпретация распределения напряжений
Помимо возможности точных измерений деформаций в предварительно выбранных тестовых точках, метод PhotoStress предоставляет ещё один, не менее важный инструмент анализа напряжений, позволяющий мгновенно определять номинальные величины напряжения, а также общее распределение напряжений, включая выявление перенапряжённых и недонапряжённых областей. Эта чрезвычайно ценная возможность метода PhotoStress — полная интерпретация полученных результатов — уникальна для анализа напряжений методом фотоупругих покрытий. Для того чтобы успешно ей пользоваться, нужно уметь определять порядковый номер интерференционных полос по цвету и понимать, как связаны между собой порядковый номер интерференционной полосы и величина напряжения.
Когда испытываемый объект с фотоупругим покрытием подвергается воздействию нагрузки, в резльтате чего появляется напряжение как внутри всего объекта, так и на его поверхности. Поверхностные напряжения обычно самые большие и имеют наиболее важное значение. Поскольку фотоупругое покрытие устанавливается непосредственно на поверхность тестируемого образца, все изменения в детали передаются покрытию. Напряжения в покрытии вызывают соответствующие оптические эффекты, которые, при просмотре с помощью отражательного полярископа, проявляются в виде изохроматических линий.
Интерферограмма PhotoStress «насыщена» полезной для инженера-разработчика информацией. Если, например, анализируются напряжения в детали, приведшие к её выходу из строя во время эксплуатации, то общая интерферограмма фотоупругого покрытия позволит предложить корректирующие меры для предотвращения поломок этой детали — часто за счёт удаления части материала и снижения веса. Благодаря получению полной картины распределения напряжений иногда обнаруживается, что перегруженные зоны, ответственные за отказ детали, окружены областью, напряжения в которой близки к нулю. В этом случае небольшое изменение формы позволяет перераспределить напряжения так, чтобы за счёт переноса части нагрузки на недогруженные места исключить возникновение опасных концентраций напряжений.
Аналогично, анализ напряжений на тестовых образцах, разрабатываемых для производства, позволяет по интерферограмме на фотоупругом покрытии определить возможные способы модификации его конструкции. Кроме того, при наличии полной картины распределения напряжений, легко увидеть, к чему приводит изменение режима нагрузки, а также к чему приводят те или иные точечные нагрузки. Эти примеры показывают, что интерферограммы, полученные на испытуемых деталях с фотоупругим покрытием, могут многое рассказать знающему инженеру-аналитику и обеспечивают полноту исследования, которая недостижима при «слепых» точечных измерениях напряжения.
4.2. Создание интерференционных полос
При наблюдении с помощью отражательного полярископа интерферограмма фотоупругого покрытия предстаёт в виде последовательности примыкающих друг к другу полос разной окраски (изохроматических линий). Каждой полосе интерферограммы соответствует свой угол двойного лучепреломления, который, в свою очередь, определяется напряжением испытываемой детали. Таким образом, цвет уникален и однозначно идентифицирует двойное лучепреломление или порядок интерференционной полосы (и степень напряжения ) на всём её протяжении. Зная, что последовательность появления цветов остаётся неизменной, интерферограмму, полученную на фотоупругом покрытии, можно читать, как топографическую карту, визуализирующую распределение напряжений по поверхности испытываемой детали.
Если начать испытания на ненагруженной детали и прикладывать, постепенно увеличивая, нагрузку или точечные нагрузки, то полосы будут сначала появляться в точках с наибольшим напряжением (Рис. 8). По мере увеличения нагрузки будут появляться новые полосы, а полосы, появившиеся раньше, будут сдвигаться в области с меньшим напряжением. При дальнейшем увеличении нагрузки, в зонах высокого напряжения будут появляться дополнительные полосы, которые будут перемещаться в области нулевых или малых напряжений, пока не будет достигнута максимальная нагрузка. По мере появления полос их можно обозначать порядковыми числами (первая, вторая, третья и т. д.), и они будут сохранять свои индивидуальные обозначения («порядок») в течение всего цикла нагружения. Полосы не просто последовательно, они упорядочены сами по себе, т. е. они непрерывны, не пересекаются и не сливаются друг с другом и всегда сохраняют своё положение в упорядоченной последовательности.
4.3. Идентификация интерференционных полос
Белый свет, обычно используемый при PhotoStress-тестировании для интерпретации интерферограмм, представляет собой сумму всех длин волн в видимом диапазоне спектра. Следовательно, относительная задержка, которая приводит к затуханию волны одной длины (цвета), в общем случае не будет вызывать затухания других волн. Когда, с увеличением двойного лучепреломления, цвета в спектре затухают по очереди в соответствии со своей длиной волны (начиная с фиолетового цвета, который имеет наименьшую длину волны в видимой области спектра), наблюдатель видит дополнительный (комплементарный) цвет. Эти комплементарные цвета создают видимую в белом свете интерференционную картину. Полная цветовая последовательность приведена в Табл. 1 (на стр. 6), включая относительную задержку и порядковый номер полосы для каждого цвета. На Рис. 9 (также на стр. 6) показано, распределение полос на тестовом образце, который находится под воздействием одноосной растягивающей силы. Из-за одновременного затухания нескольких цветов интерференционные полосы высокого порядка оказываются более тусклыми по сравнению с первой полосой и попадают в переходную зону между красным и зелёным. Полосы с порядком выше 4-го или 5-го в белом свете по цвету уже неразличимы. Хотя при анализе напряжений методом PhotoStress полосы выше 3-го порядка учитываются (или требуются) редко. Полосы очень высоких порядков всегда можно обнаружить, используя одновременно с отражательным полярископом монохроматор модели 036 (Model 036 Monochromator).
Таблица 1. Характеристики изохроматических интерференционных полос | |||
Цвет | Примерная относительная задержка | Порядок интерференционной полосы | |
нм | дюйм ×10–6 | ||
Чёрный | 0 | 0.0 | 0.0 |
Бледно-жёлтый | 345 | 14.0 | 0.60 |
Тёмно-красный | 520 | 20.0 | 0.90 |
Переход красный/синий | 575 | 22.7 | 1.00 |
Сине-зелёный | 700 | 28.0 | 1.22 |
Жёлтый | 800 | 32.0 | 1.39 |
Розово-красный | 1050 | 42.0 | 1.82 |
Переход красный/зелёный | 1150 | 45.4 | 2.00 |
Зелёный | 1350 | 53.0 | 2.35 |
Жёлтый | 1440 | 57.0 | 2.50 |
Красный | 1520 | 60.0 | 2.65 |
Переход красный/зелёный | 1730 | 68.0 | 3.00 |
Зелёный | 1800 | 71.0 | 3.10 |
На примере простой консольной балки, показанной на Рис. 10, можно разобраться с идентификацией полос и продемонстрировать их связь с величиной нагрузки. Балка с одной стороны покрыта фотоупругим пластиком и закреплена (стороной с покрытием вверх) струбциной на краю верстака или стола. С помощью провода или кабеля на свободный конец балки подвешивают груз. При наблюдении через полярископ (в режиме круговой поляризации) можно увидеть, что относительная задержка увеличивается пропорционально напряжению.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
Основные порталы (построено редакторами)