Поляризационно-оптический способ определения напряжений

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскими Социалистических Республик(22) Заявлено 191278 (21) 2702598/25-28 (51) М3 с присоединением заявки йо 0 01 В 11/18 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(72) Авторы изобретения И.И,Бугаков Ленинградский ордена Ленина и ордена ТрудовогоИзобретение относится к механике деформируемого тела и предназначено для определения напряжениЯ в прозрачных объектах.Известен поляризационно-оптический способ определения напряжений, заключающийся в том, что объект просве. чивают поляризованным светом, измеряют индукцированную напряжениями оптическую разность хода и величину иэоклины, по которым с использованием тарировочных зависимостей между напряжениями и оптической разностью хода определяют напряжения 11).Недостатком этого способа являет ся невозможность непосредственного определения всех компонентов напряжений и невозможность определения напряжений в гиротропныхматериалах, так как оптическая разность хода про О йорциональна разности главных напряжений, а свойством линейного двупреломления обладают центросимметричные прозрачные диэлектрикиНаиболее близким к изобретению по технической сущности является поляриэационно-оптический способ определения напряжений, заключающийся в том, что объект просвечивают поляризованным светом, измеряют;параметры дву преломления материала объекта, длякоторого характерно индуцированное линейное двупреломпение, по которым сиспользованием тарировочных зависимостей между напряжениями и параметрами двуплеломпения определяют напря- .жения (2) .Недостатком этого способа являетсято, что он не позволяет определятьнапряжения в гиротропных объектах .с индуцированным эллиптическим двупреломлением, поскольку по этому способу измеряют лищь индуцированноелинейное двупреломпение.Цель изобретения - обеспечение определения напряжения в объектах изгиротропных материалов..Указанная цель достигается тем,что измеряют параметры индуцирован"ного эллиптического двупреломления,по которым определяют напряжения иэследующей системы ,уравнений= А,ЪХ.+ АЪ + АЪхЧД щ АДЪЕМ + Або + А Ьх 11 (1)Ьь= В 1 Ъх + ВЪ + ВЪх;где Ь, до, Ьь - параметры эллиптического двупреломления;1-1 Аб 1 ВЪЗ- коэффициенты;Ъх,Ъч,Ъхл- напряжения,Формула изобретения ЗОПоляризационно-оптический способопределения напряжений, заключающийсяв том, что объект просвечивают поля- .ризованным светом, измеряют парамет 35 ры двупреломления материала объекта,по которым с использованием тариро"йочных зависимостей между напряжениями и параметрами двупреломления определяют напряжения, о т л и ч а ю 4 О щ и Й с я тем,что, с целью обеспечения определения напряжений в объектах из гиротропных материалов, .измеряют параметрй индуцированного эллип" "тического"двуйреломпения, по которым":ойределяют"напряжения из следующей45 системы управленияЬ = АЪХ + А 2 ЪЧ + Аз ЪхЗЬа= А 4 ЬХ+ .АЪц+ АьЬйЪх + ВрЪ + В Ъхцде ЬЬВЬ.- параметры эл 5 ОлиптическогодвупреломленияА(,.,Аа,В,В,В - коэффициентыЬхЬчЪХ - , напряжения.55 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Алехсандров А.Я., Ахметзянов И.Х.поляризй(йЬВнЧЖЙРййЧесКие"методы меха-,ники деформируемого тела. М., Наукаф, 1973, с. 72-73,ф 47815 бСущность способа, заключается в том,что Ь и Ь связаны с изменением диэлектрического тензора при механическомвоздействии, а Ь- с изменением гира"ционного тензора при механическом воздействии. Параметры эллиптического"становятся. известными величиныЬ, Ь,Л Девять в общем случае неза 1 2 Ъвисймых коэффициентов А А-"В, В, В "находят"из- тарировочныхиспытаний образцов. Решение трех урав-.нений с тремя неизвестными Ъь ЬН Ъх 4 15,полностью определяет напряженное сос" тояние "в исследуемой точке объекта.Пб Мере повышения симметрии Физичес-ких свойств объекта"число независимых коэффициентов уменьшается и для 2 ризотропных материалов "становится равным двум,с = А= -А =ФА0; В = В = В0; А =.А 4 = Аб = В,= 0;"так что система уравнений (1) принимает видЬ: С(Ъ-Ъ) Ь=2 СЪщ;Ь:Ъ(Ъ+ Ъ,ДТакой же вид имеют уравнения длядеформаций, их решение полностью определяет деформированное состояниеокрестности точки. Поэтому предлагае"мый способ может быть применен к исследованию не только напряжений, нои деформаций объекта. При этом в та"рировочных испытаниях образцов необходимо измерять, кроме поляризацион= йо=бптических величин и напряжений,также деформации х,ч,х 4ОпрЕделяют напряжения в механичес.киизотропном объекте, ТарировОчныеиспытания проводят для определениякоэффициентов С,Ъ в уравнениях (2)." Образец для тарировочйых испытаний"изготавливают, как обычно; из тогоже материала, что и исследуемыйобъект. Наследящем полярископе измеряют в образце параметры эллиптическ 6 го двупреломпения в недеформио о ,орованном состоянии Ь Ь "Нагружают образец напряжением ЪхФОЬ =Ъкц =О,И снова измеряют параметры эллипТического двупреломпейия вЧ 3ДефоРмиРованноМ состоЯнии ЬЪ,ЬЬ,% - Уе кПосле этого находят параметры индуцирбванного эллиптического двупреломления ЬЬ,Ь в образце по форму лам. - .Ь =Ь-ЬЬ Ь аА-Ьь ЬЬай"-Ьфа ю.=ьИз"условия"механической изотропииследут,что Бф: Ьф ,вследствие чего Ь-РУравнения (2) для условий тариро"-вбчных истытанйй принимают вйдь,:оЬ; ь =Ъъ.ВНИИПИ Заказ 8110/40Филиал НПП "Патент", г. 4 4Подставив величины й, ЬЬ и ЬХ, находят значения коэффициентов С,Ъ,Исследования в выбранной точкеобъекта выполняют следующим образом.Определяют параметры индуцированного эллиптического двупреломленияЬ,Ь,Ь так же, как при тарировочныхиспытаниях образца. Затем, подставив всистему управлений (2) значения Ь,Ь, ЬЬС ,Ь , из второго уравнениянаходят касательное напряжение Ъху,йз первого и третьего уравнейий - нормальные напряжения ЬХ,ЪЗ. Таким образом,станбвится известным напряженное состояние данной точки объекта.Использование описанного способаобеспечивает возможность оценки прочности гиротропных объектов, оптимизации их формы и контроля качества,возможность при использовании гиротропных материалов в качестве материалов меделей определять напряженияв данной точке по результатам поляризационно-оптических измерений толька в этой точке, что значительно повышает качество деталей из прозрачных материалов с гиротропными свойствами и уменьшает трудоемкость исследования напряжений,