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
Интерференционные полосы связаны с возрастающей величиной напряжения, как показано в таблице. (См. раздел 6.1 «Связь между порядком интерференционных полос и величиной» на стр. 8. Для справки, см. уравнение (8) на стр. 3.):
Рис. 10. PhotoStress-анализ консольной балки |
4.4. Интерференционные полосы
Полосам интерферограммы фотоупругого покрытия присуще характерное поведение, которое очень помогает при её интерпретации. Например, интерференционные полосы обычно представляют собой упорядоченные, непрерывные линии, формирующие либо замкнутые петли, либо искривлённые полосы. Чёрные полосы нулевого порядка — это, как правило, изолированные пятна, линии или области, окружённые полосами более высокого порядка, либо примыкающие к ним. Интерференционные полосы никогда не пересекаются, в противном случае они потеряли бы свою идентичность. А потому порядок полосы и уровень напряжения постоянны во всех её точках. Более того, интерференционные полосы всегда расположены в определённой последовательности, как по номеру, так и по цвету. Другими словами, если идентифицированы полосы первого и третьего порядка, то полоса второго порядка должна находиться между ними. Порядок следования цветов показывает, возрастает или снижается в этом направлении порядок интерференционных полос и уровень напряжения.
Оказывается, что интерференционные полосы на фотоупругом покрытии характеризуются точно также, как контуры постоянного уровня на раскрашенных топографических картах. Поэтому любую интерферограмму фотоупругого покрытия можно рассматривать, как контурную карту разностей (без учёта знака) между главными напряжениями на поверхности испытываемой детали. Другими словами, величину напряжения, которой соответствует интерференционная полоса с определенным порядковым номером, можно сопоставить с уровнем постоянной высоты на топографической карте.
Если в поле наблюдения имеется интерференционная полоса нулевого порядка, то это со всей очевидностью покажет её черный цвет. Предположим, что у испытываемой детали с нанесённым покрытием имеется свободный прямой угол или остроконечный выступ. Напряжение там всегда будет равно нулю, и в углу будет находиться интерференционная полоса (пятно) нулевого порядка. Её размер мало зависит от величины нагрузки, при увеличении нагрузки наблюдается лишь лёгкое сжатие. Если наличие полосы нулевого порядка неочевидно, часто удаётся распознать интерференционную полосу первого порядка по яркому цвету, примыкающую к полосе фиолетовой окраски. Рассмотрим еще один пример. Пусть на изначально находящемся в ненапряжённом состоянии испытываемом объекте будем постепенно увеличивать нагрузку. Тогда сначала вся интерферограмма на покрытии будет представлять собой интерференционную полосу нулевого порядка. За этой полосой и можно наблюдать при приложении нагрузки, следя за тем, как она перемещается к ненапряжённым точкам и областям, где разность главных напряжений равна нулю.
Как только одна из интерференционных полос идентифицирована, можно определить порядок и для других полос, следя за тем, чтобы направление возрастания порядка соответствовало корректному следованию цветов, т. е. жёлтый—красный—зелёный и т. д. В результате наблюдатель может быстро найти полосы наиболее высоких порядков и, в целом, участки с наибольшим напряжением. Наблюдатель обычно обращает внимание на расположенные близко друг к другу тонкие полосы, так как высокий градиент цвета, как правило, свидетельствует и о наличии больших напряжений. Исследователь также заметит большие области, окрашенные почти однородно в чёрный или серый цвет, что обычно указывает на значительную недогруженность данных участков.
Часто процесс обнаружения полос высокого порядка позволяет наблюдателю выявить одну или несколько критических точек на свободной границе. Специалисты по исследованию напряжённых состояний знают, что в таких точках ненулевое главное напряжение направлено по касательной к границе, а его величину можно получить непосредственно, умножив порядковый номер полосы на константу. Знак напряжения — плюс или минус для растяжения или сжатия соответственно — на свободной границе можно также легко определить с помощью отражательного полярископа.
5.0. Определение направлений главных напряжений
5.1. Основные измерения
Направления главных напряжений всегда определяются по отношению к заданной базовой линии, оси или плоскости. Поэтому первым шагом при определении направлений главных напряжений будет выбор удобной базы. В большинстве случаев выбор базы очевиден; например, это могут быть оси симметрии испытываемой детали или конструкции. В других случаях достаточно принять в качестве базы горизонтальную или вертикальную линию.
Когда луч света с плоской поляризацией пересекает фотоупругое покрытие на детали, подвергаемой воздействию нагрузки, он расщепляется на волны, распространяющиеся вдоль направления главных напряжений с разной скоростью. После выхода из пластика фазы этих двух волн уже не будут совпадать, поэтому они не смогут воссоздать единые колебания, параллельные колебаниям на входе в пластик. Однако в тех точках, где направление главных напряжений параллельно оси поляризационного фильтра, на луч не будет оказано воздействие, и выходящие колебания будут параллельны входящим колебаниям. В этих точках фильтр анализатора A, оси которого перпендикулярны поляризационному фильтру P, будет подавлять колебания (см. Рис. 11).
В ходе исследования при наблюдении за тестируемой деталью с помощью отражательного полярископа (Рис. 12) можно увидеть появление чёрных линий (или даже зон). Эти линии называют изоклинами. Во всех точках на изоклине направления главных напряжений параллельны направлению поляризации A и P. Направления по отношению к выбранным базовым осям определяют, просто вращая вместе A и P до появления в точке измерений чёрной изоклины.
Если изоклины узкие и резко очерченные, это означает, что направления εx и εy изменяются от одного места к другому очень быстро. Изоклины, формирующие широкие чёрные линии или зоны, указывают на то, что в этой области направления εx и εy меняются медленно. Когда такое происходит, следует помечать границу, окружающую всю изоклину (а не только центр). В случае исследований по растяжению образца, имеющего постоянное поперечное сечение, при совпадении осей поляризации с осями образца будет видна изоклина, закрывающая всю поверхность, поскольку направление εx во всех точках одно и то же.
Для помощи в определении направлений напряжений к отражательному полярископу LF/Z-2 подключается лазер. При включении «лазерная линия» проецируется на деталь с фотоупругим покрытием, показывая направления главных деформаций в точке измерений.
6.0. Измерение напряжений и их величин
6.1. Связь между порядковым номером интерференционных полос и величиной нагрузки и напряжений
Порядковый номер интерференционных полос, наблюдаемых на фотоупругом покрытии, пропорционален разности между главными напряжениями в нанесённом покрытии (и на поверхности испытываемой детали). Эта простая линейная связь выражается следующим образом (повторим здесь уравнение (8) для удобства):
(8)
где (εx – εy) — главные напряжения, N — порядок интерференционной полосы,
f — значение интерференционной полосы покрытия,
λ — длина волны (в белом свете, 22.7×10–6 дюйма, или 575 нм),
t — толщина покрытия,
K — коэффициент оптической чувствительности по деформации для материала покрытия.
Уравнение (8) можно также записать через напряжение сдвига γxy:
γxy = Nf (9)
где γxy — максимальный сдвиг (в любой точке на плоскости поверхности детали).
Важность последнего уравнения в том, что разность главных напряжений или максимальный относительный сдвиг на поверхности испытываемой детали можно найти, просто определив порядок интерференционной полосы и умножив его на значение интерференционной полосы фотоупругого покрытия.
Уравнения (8) и (9), можно преобразовать, используя закон Гука для двухосного напряжённого состояния в механически изотропных материалах:
(10)
(11)
(12)
*Следует помнить, что закон Гука при двухосном растяжении-сжатии, используемый в уравнениях (1)…(15), применим исключительно в гомогенных (однородных) материалах, которые по своим механическим свойствам являются изотропными и линейно-упругими.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
Основные порталы (построено редакторами)