Способ определения внутренних напряжений в образце

СОЮЗ СОВЕТСКИХсааиавепиикРЕСПУБЛИК 19) (И) 4 С О 1 В 11/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ конструкциях оптическими методами.Цель изобретения - повышение точноси определения ий за счет ло образце дополни состояния.Лазе генератора 1 ра включающим элем ют светоделител опорный луч и о экспозицию обра тоэатвор 8 и из В, который фоку системой 6 в эа 5, Выполняют ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт прикладных проблеммеханики и математики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРУ 807038, кл. С 01 В 5/30, 1981.Авторское свидетельство СССРИф 213398, кл. С 01 В 5/30, 1966.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХНАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦЕ(57) Изобретение относится к опредлению напряжений и деформаций в внутренних напряжеального создания втельного напряженногоный луч от квантовогосширяет коллиматором,енты 2 и 3, расщепляем 4 на объектный исуществляют первуюзца 5. Закрывают фолучают лазером 9 лучсируется оптическойданную точку образцавторую экспозицию.131 обзо 2для оперативной оценки остаточныхнапряжений в элементах конструкций.Значение нормальной компоненты вектора перемещения при "нулевой"расшифровке интерферограммы определяют по Формуле Ы = и % (совке, ++ совЫ ), где п - порядок светлойполосы; о и М, -соответственноуглы освещения и наблюдения точки10 объекта.П р и м е р 1. В качестве исследуемого материала берут пластинуиз Ст. 45 размерами 75 х 2" х 1,5 мм,Пластину поцвергают термической об-работке с целью снятия остаточных15напряжений. Далее пластину нагружают, создавая одноосное напряженноесостояние (Е = 53 МПа - модуль упругости), и проводят первую экспози 20 цию на Фотопластинку, Вторую экспозицию осуществляют после импульсное- го облучения сфокусированным лучомлазера (длина волны излучения Яо- := 1,06 мкм) плотностью энергии и25 23 Дж/см и длительностью импульса7 = 4 мс. При этих режимах облучения вызываются на поверхности пластины перемещения в виде интерференционных полос, количество которыхдО на единицу площади не затрудняетих расшифровку,П р и м е о 2. Подвергают нагружению пластину из Ст 45 размерамит 75 х 25 х 15 мм локальным сфокусиро 35 ванным импульсным лазерным облучением (=1, 06 мкм) плотностью энергии4 Дж/мм, длительностью импульса- 5 мс, При таком режиме облученияполучена интерференционная картина40 напряженно-деформированного состояе ния при оптимальном количестве инм- терференционных полос на единицуплощади. Изобретение относится к определе нию напряженийи деформаций в конструкцмх оптическими методами.Цель изобретения - повышение точ ности определения внутренних напряжений за счет локального создания в образце дополнительного напряженного состояния.На чертеже показана оптическая схема, реализующая предложенныйспособ.Способ осуществляется следующим образом.Испытания проводят на образцах, имеющих вид,пластин из стали. Обра зец жестко защемляют одним концом, а к свободному краю по центру прикладывают сосредоточенную силу,направленную перпендикулярно срединной поверхности пластины, что дает возможность создавать одноосные напряжения. По схеме, показанной на черт же записывают галограмму двойной экспозиции. Лазерный луч А от квант вого генератора 1 расширяют коллима тором, включающим элементы 2 и 3 расщепляют светоделителем 4 на объектный и опорный луч. Отразившись от поверхности нагруженного образпа 5 объектный луч попадает на фотопластинку б, на которую падает опор ный луч, отразившись от зеркала 7.Осуществляют первую экспозицию.Далее фотозатвор 8 закрывают, излучаю лазером 9 в импульсе луч В, которыйотразившись от зеркала 10, фокусиру ется оптической системой 11 для локального нагрева в заданную точку образца 5. Затем выполняют вторую экспозицию, Оптическая схема голографирования настроена на измерени (с высокой точностью) нормальных ко понент вектора перемещения. Локальный нагрев проводят сфокусированным лучом лазера в центре ппастины. 45 Анализ полученных голографическихинтерферограмм показывает,что в случае сжатия и растяжения интерференционные картины имеют форму эллипсов главные оси которых совгадают снаправлениями действующих напряжений: при отсутствии напряжений картина приобретает Форму правильных колец.Для данного случая (одноосное нап ряженное состояние) можно не проводить громоздкого процесса расшифровки голограмм; предлагаемый способ предоставляет широкие возможности П р и м е р 3. Локальным импульсным лазерным облучением подвергают нагруженную пластину размерами 75 х х 25 х 1,5 мм из Ст. 45 длиной волны Ъ = 1,06 мкм, плотностью 5 Дж/ /см ,длительностью импульса .6 мс. Поверхность пластины не подвержена разрушению при таких пара" метрах облучения, а интерференционная картина приобретает вид полос, количество которых на единицу площади не затрудняет расшифровку интерферограммы.Измерения проведенные методами оптической микроскопии, и металлоСоставитель Б.ЕвстратовРедактор Л.Повхан Техред А.Кравчук Корректор А,Обручар Заказ 1879/36 Тираж 678 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 13106 графические исследования испытываемых образцов показали, что их прочностные характеристики, целостность и геометрия поверхности образцов в результате испытаний не нарушилась.5Таким образом, по сравнению с известными предлагаемый способ позволяет повысить точность измерений за счет того, что места нагрева (оплавления) можно выбрать достаточно ма лыми с большой локальностью и минимальным диаметром пятна, определяющимся качеством системы фокусировки (В = 10 см). 30 4 Формула из обретения Способ определения внутренних напряжений в образце, заключающийся в том, что образец нагревают, регистрируют деформации образца, по которым определяют напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, нагрев образца осуществляют локально импульсным освещечием с помощью сфокусированного луча лазера, а деформации образца регистрируют на голограмме двойной экспозиции.