Поляризационно-оптический способ определения температурных напряжений в изделии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(451 Дата опублико елам изобретени ень хе 37,10.80. Бюлл ания описан 53) УДх 531.781,2(71) Заявитель Государственный научно-исследовательский институт машиноведения имени академика А. А. Благонравов(54) ПОЛЯ ПРЕДЕЛЕ АЦИОННО-ОПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИ В ИЗДЕЛИИИзобретение относится к исследованию температурных, напряжений поляризационно-оптическим методом,на моделях,из замораживаемого оптически чувствительного:материала.Известен способ определения температурных напряженттй на,модели из оптически чувствительного материала, обладающего свойством замораживания и размораыивания, который заключается в том, что модель, пеаметрически подобную изделию, склеивают из отдельных элементов, в которых воспроизведены,и заморожены овоболные температурные деформации, соответствующие полю температуры для данного элемента, или,их перепады, Склеенную модель размораживают и определяют температурные,напряжения 1 ЦНедостатком этого способа является то, что он не позволяет определять температурные напряжения для прехмерного темпе:ратуоного поля на существующих оптичесси чувствительных материалах, несжимаемых при замараживании, так как из-за этого,не. могут быть созданы и замороже.ны по всему объему элементов модели свободные температурные деформации, ка к этого пребует способ.Наиболее близким к изобретецию по технической сущности является поляризационно-опгическии способ определения температурных напряжений в изделри, заключающийся в том, что изготавливают элементы модели изделия,из аппически чув- Ь ствительного,материала с размерами, соответствующими температурному полю модели, деформируют элементы и заморажпвают по их присоединяемым поверхностям перемещения материала, соединиют элемен 1 о ты, размораживают модель и определяюттемпературные напряжения 21.Этот способ не содержит указаний, каксоздать заданные перемещения. Чоделирование может быть практически осуществле 1 ь но путем приложения к элементам при замораживании сложно распределенных поверхностных напрузок, определяемых температурным полем в модели, однако это связано со значительными техническими 20 трудностями ввиду неравномерности нагрузок. Это не позволяет обеспечить создание и замораживание по присоединяемой поверхности элементов заданных перемеще.ний с необходвмой точностью, а также тре бует разработки сложных специальных нагрузочных приспособлений, Это не позволяет определять температурные напряжения с достаточной точностью.Цель изобретения - повышение точ- ЗС ности определения.769318 нижнем торце элемента 3 по нормали к,нему будут заморожены вынужденные осевые перемещения (прогиб присоединяемой поверхности) (фиг. 4), При этом отличие в перемещениях по нижнему и верхнему торцам состоит в том, что благодаря приклеенной к нижнему торцу фольге 4,в,нем зайораживаются радиальные перемещения, пропорциональные расстоянию от оси, что не обеспечивается по верхнему торцу (фиг. 4). Затем измеряют форму прогиба присоединяемой поверхности часви модели по элементу 3 и по этой форме изготавливают пуансон 5 (фиг. 5). Эпим пуансоном нагружают присоединяемую повврхность элемента 2 через приклеенную:к нему фольгу 4 (фиг. 5) и при этой н а грузке элемент замораживают. Затем фольгу отсоединяют и элемент 2 приклеивают к части модели (элементы 1 и 3), в результате чего получается полная модель (фиг. 6), кото рую затем разыораживают и определяют напряжения обычными приемами поляри. зационно-оптического метода.Применение способа дозволяет .повысить точность определения термоупругих напряжений в изделиях, возникающих от трехмерных полей температур или наличия включений,из материала с друпим коэффициентом теплового расширения.Формула изобретения Поляризационно-оптический способ определения температурных напряжений в изделии, заключающийся в том, что изготавливают элементы модели;изделия из оптически чувствительного материала с размерами, соответствующими температурному полю модели, деформируют элементы и заморажявают по их присоединяемым поверхностям перемещенная материала, соеди- няют элементы, раэмораживают модель, я определяют температурные напряжения, о т л и ч а ю щ я й с я тем, что, с целью повышения точности определенияпосле язготовления элементов к присоединяемым поверхностям каждого из них прикрепляют металлическую фольгу, после замораживания предыдущих элементов .,изготавли. вают пуансон по форме присоединяемой поверхности части, модели, посредством, которого нагружают присоединяемую поверх,ность элемента с фольгой, каждый элеменч дополнительно замораживают, отсоеди. ныряют фольгу и присоединяют элемент к части моделя.Источиикя,информация, принятые эо внииание при экепвртизе:1. Метод фотоупругости. Под ред. Г, Л. Хесина. Т. 3, М Стройиздат, 1975, с, 179, 246.2, Авторское свидетельство СССР636475, кл. й 01 В 11/18, 1976 (прототип). 3Это достигается тем, что:после,изготовления элементов к присоединяемым поверхностям каждого из них прикрепляют металлическую фольгу, после замораживаняя рредыдущих, элементов,изготавливаю г пуансон по форме присоединяемой поверхности части модели, посредством которого ,нагружают присоединяемую поверхность элвмента с фольгой, каждый элемент дополнительно зайораживают, отсоединяют 1 О фольгу и присоединяют элемент к части модели.На фиг. 1 - 6 показана реализация способа,на примере определения термоупругих напряжений в осесимметричном издечииэлементомнагретым на ЬТ.Из олпичвски чувствительного иатериала изготавливают элементы 1 и 2 модели по исходным размерам, а элемент 3 по разкерам, соответствующим его нагретому со стоянию при температуре ЬТ (см. фят. 1 2). П). При этом его диаметр, и высота превышают соответствующие размеры отверсвия н элементе 2 на величииу свободного температурного расширения, Вектор перемеще иий по присоединяемой поверхности (как получавмых в часпи модели, так я создаваемых в элементах), разделяют на дсе составляющих: два первмещения вдоль присоединяемой поверхности, соответствую- З 0 щие температурной дефорыации этой по,верхности при заданномтемпературном поле (температурное расширение присоединяемой поверхности), и третье - нормальное к этой поверхности, определяемое, кроме 35 того, замороженными перемещениями части модели, и приводящее к 1 искривлению формы этой поверхности (прогиб прясоеемои поверхноспи). Температурное расширение присоединяемой поверхности эле ,ментов 2,и 3 создают путем прикрепления к ней металлической фольги 4, обладающей значительной жесткостью вдоль ее поости (и податливой по,нормали к ней), и последующего замораиивания этих пе - 45щений за счет разности коэффициентовтеплового расширения материалов модели и варьирования температуры прикрепления фольпи 4 (фиг. 3). Приклейку фольги 4 к элементу 2 осуществляют,по температурному режиму, обеспечивающему за,мораживание нулевых радиальных перемещений по приклейкеВыбор режима приклейкн фольги к элементу 3 обеспечивает замораживание в нем по внешней цилпндриче ской поверхчости таких,радиальных и осевых перемещений, ноторые приводят его диаметр и,высоту,к исходному ненагретому состоянию благодаря,различию коэффициентов, теплового расширения материалов 60 элемента и фольги, а также кольцевой и осевой жесткости цилиндрического участка фольги. Однако из-за неизменности объема элемента 3 прои замораиивании,п боль, шой податливости участка фольги 4,на( Г Заказ 1230/1340 Изд. ЛЪ 475НПО Поиск Государственного комитета113035, Москва, ЖТира к 310ССР по делам изобРаушская наб., д. 4/5 Подписноеи открытий