Способ определения остаточных напряжений

(51)5 6 01 В 11 САНИ Е И ЗС)БРЕТЕ НИЯ ДЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ их пробл М.М. Иэмев поверхнос помощью водская ла, Морозов ение остащи создафической вердого теОСТАТОЧГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТГ 10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт физико-техническСевера СО АН СССР(5 б) Гликман Л.А., Писаревскийрение остаточных напряженийстном слое крупных изделийпроволочных тенэодатчиков. Заборатория, 1951, М 1, с,75,Антонов А.А., Бобрик А,ИВ,К., Чернышев Г.Н, Определточных напряжений при помния отверстий и гологринтерферометрии, - Механикала, 1980, У: 2, с.182 - 189.Авторское свидетельство СМ 828811, кл, 6 01 В 5/30, 1984(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения остаточных напряжений.Известен способ определения остаточных напряжений, при котором закрепляютна поверхности тела датчики информации,выполняют вокруг датчиков кольцевую канавку, измеряют деформации и по ним определяют остаточные напряжения.Недостатками этого способа являютсянизкая чувствительность к деформациям .за счет использования тензодатчиков,невысокая точность, связанная с усреднением деформаций по базе датчика, высокая трудоемкость и сложность,связанная с необходимостью наклейкитенэодатчиков,(57) Изобретение относится к сособам определения остаточных напряжений, и может быть использовано при частио раэрушаЮщем контроле изделий. Цель изобретения - повышение точности определения остаточных напряжений в объекте, для чего фиксируют положение обьекта на разъемном основании, записывают первую голограмму, выполняют на объекте подковообразную канавку, записы ваю 1 вторую голограмму, восстанавливают интерференционную картину и по числу интерференционных полос определяют перемещения точек, подлежащие измерению. С целью более полного освобождения исследуемого участка от связей с остальной частью объекта ниже поверхности объекта выполняют кольцевую канавку, 1 э,п, ф-лы, б Известен способ определения остаточных напряжений, согласно которому одну из Я поверхностей объекта освещают пучком ко- р герентного излучения, записывают голограмму этой поверхности, просверливают отверстие со стороны освещаемой поверхиюий ности, вновь записывают голограмму этой поверхности, восстанавливают двухэкспоаиционную интерференционную картину, и по которой определяют остаточные напря- ъ жения.Недостатками такого способа являются снижение точности и информативности измерений за счет усреднения определяемых напряжений по диаметру отверстия, уменьшение котсрого связано с уменьшением чувствительности и опосредованного опре 1758419дЕления воздействовавших на удаленную часть материала напряжений по измерениям вокруг отверстия,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ определения остаточных напряжений, согласно которому в исследуемом объекте вырезают участок поверхности и регистрируют деформацию по перемещению торца вырезанного участкас помощью нанесенных на него рисок, по которой судят оапряжениях,Недостатком данного способа является невысокая точность измерений, связанная с тем, что измерение перемещения торца вырезанного участка производится с использованием нанесенных на него механическим способом рисок.Цель изобретения - повышение точности определения остаточных напрякений.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения остаточных напряжений, заключающемуся в том, что в исследуемом обьекте выполняют подковообразную канавку, измеряют вызванное этим перемещение точек на поверхности объекта в областях, находящихся внутри контура канавки и прилегающих к нему, и по этим перемещениям определяют остаточные напряжения, согласно изобретению до выполнения канавки фиксируют положение объекта на разьемном основании с подвижной и неподвижной частями, устанавливают голографический интерферометр в заданное положение относительно неподвижной части разьемного основания, записывают на регистрирующую фотопластину первую голограмму исследуемых областей поверхности объекта и отделяют объект вместе с подвижной частью разъемного основания от его неподвижной части для выполнения канавки, после ее выполнения устанавливают объект на неподвижную часть основания в исходное положение и записывают на регистрирующую фотопластину вторую голограмму той же поверхности, восстанавливают записанную при этом интерференционную картину и по числу интерференционных полос определяют перемещения точек, подлежащие измерению. Поставленная цель достигается также в том случае, когда ниже поверхности обьекта выполняют сквозное отверстие, соединяющее крайние точки подковообразной канавки.На фиг.1 и 2 показана схема выполнения незамкнутой подковообразной канавки, в которой мостик оставлен на всю глубину канавки; на фиг.З - схема незамкнутой подковообразной канавки с мостиком, выполненным в виде планки в верхних слоях обьекта; на фиг.4 - схема 5 незамкнутой подковообразной канавки,согласно которой основание выделенного участка выполняется в виде тонкого стержня с диаметром меньшим, чем выделенный участок; на фиг.5 - интерферограмма 10 пластины из стали 09 Г 2 С со сварным швом,соответствующая глубина канавки п 1=0,5 мм; на фиг,б - интерферограмма при глубине канавки п 2 = 0,8 мм.В исследуемом объекте 1 отделяют уча сток 2 незамкнутой подковообразной канавкой 3, оставляют мостик 4, соединяющий участок 2 с основной массой объекта 1.Способ осуществляют следующим образом.Фиксируют положение объекта на разъемном основании с подвижной и неподвижной частями. Затем устанавливают голографический интерферометр, реализующий двухлучевую оптическую схему голографирования с внеосевым опорным пучком Лейта-Упатниекса или схему во встречных пучках Ю.Н.Денисюка в зависимости от характера поля остаточных напряжений, в заданное положение относительно неподвижной части разъемного основания.Освещают поверхность объекта пучком когерентного излучения и записывают на регистрирующую фотопластину первую голограмму поверхности исследуемого обьЗ 5 екта. Отделяют обьект вместе с подвижнойчастью разъемного основания от его неподвижной части, выполняют подковообразную канавку (фиг,1), после чего устанавливают объект на неподвижную 40 часть основания в исходное положение изаписывают на регистрирующую фотопластину вторую голограмму той же поверхности, соответствующую возмущенному состоянию обьекта. После проведения фотохимической обработки восстанавливают двухзкспоэиционную голограмму и на интерференционной картине устанавливают нулевой порядок полосы в зоне достаточно удаленном от выделенного участка, опреде ляют порядок полос. Осуществляют Расшифровку по известным методикам голографической интерферометрии, определяют компоненты перемещения точек на поверхности объекта в областях, находящихся внутри контура канавки и прилегающих к нему, и по ним вычисляют по известным методикам компоненты тензора остаточных напряжений, При выполнении канавки ниже поверхности объекта выполняют сквозное отверстие, соединяющеекрайние точки подковообразной канавки (фиг.З), Кроме того, с целью более полного освобождения исследуемого участка от связей с остальной частью объекта, канавку у основания выделенного участка выполняют 5 таким образом, чтобы участок с остальной частью объекта был связан посредством тонкого стержня у своего основания с диаметром меньшим, чем выделенный участок (фиг.4). Последовательность операций ана.0 логична описанным выше. С целью повышения порога чувствительности измерений получают увеличенное изображение объекта, н плоскости фокусировки регистрируют голограмму сфокусированного изображе ния. В дальнейшем последовательность операций аналогична описанным выше, Для определения остаточных напряжений также и в следующих слоях по глубине обьекта, канавку поэтапно углубляют, определяют 20 смешения выделенного участка после каждого этапа углубления канавки, выполняя те же операции, аналогичные описанным выше.П Р и м е р, Исследовалась пластина, изготовленная из стали 0,9 Г 2 С, размерами 150 х 215 х 9 мм со сварным швом с одной стороны,Шов расположен посередине пластины и имеет размеры 78 х 15 мм с глубиной проплавления Н = 5 мм, Пластина закрепляется в подвижной части разъемного основания, в неподвижную часть которого частично впрессованы три стальных шарика, угол между которыми составляет 120 О. Подвижная часть разъемного основания ставится на неподвижную часть шариками в три Ч-образных паза, угол между которыми также составляет 120 О. Этим обеспечивается прецизионный возврат объекта на место экспонирования, Производит ся первая экспозиция на фотопластину по двухлучевой схеме Лейта-упатниекса, поверхность пластины освещается пучком лазерного излучения со стороны протиВОположной сварному шву. Далее 45 пластина с остаточными напряжениями удаляется с места экспонирования, выполняется подковообразная канавка со стороны освещаемой поверхности. Пластина возвращается на место экспонирования и производится вторая экспозиция на фотопластину, Интерференционная картина позволяет качественно оценить остаточные напряжения. При количественной расшифровке интерферограмм для определения порядков интерференционных полос на выделенном подковообразной канавкой участке используется мостик - узкая полоска материала, соединяющая выделенный участок с основ-, ной массой пластины. На фиг.5 представлена интерферограмма, соответствующая глубине канавки й 1= 0.5 мм. Видно, что интерференционные полосы с основной части пластины переходят через мостик на выделенный участок,. на котором имеется одна темная полоса. На фиг.5 приведена интерферограмма той же поверхности пластины при глубине канавки й 2= 0,8 мм, Следует отметить, что в обоих случаях первая экспозиция на фотопластины производилась при одинаковом исходном состоянии пластины со сварным швом при одинаковой оптической схеме. Вторая экспозиция на фотопластины производилась при разных глубинах канавки, интерферограммы соответствуют разным возмущенным состояниям пластины, При этом вторая интерферограмма (фиг.б) получена после дальнейшего углубления той же канавки, что и для первой (фиг.5), Количество полос на пластине, так и на вь:деленном участке на интерференционной картине во втором случае (фиг,5) увеличилось примерно в четыре раза по сравнению с первым (фиг.5). Количество и характер полос не затрудняют расшифровку интерферограмм.Формула изобретения1, Способ определения остаточных напряжений, заключающийся в том, что в исследуемом объекте выполняют подковообразную канавку, измеряют вызванное этим перемещение точек на поверхности объекта в областях, находящихся внутри контура канавки и прилегающих к нему, и по этим перемещениям определяют остаточные напряжения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, до выполнения канавки фиксируют положение объекта на разъемном основании с подвижной и неподвижной частями, устанавливают голографический интерферометр в заданное положение относительно неподвижной части раэьемного основания, записывают на регистрирующую фотопластину первую голограмму исследуемых областей поверхности объекта и отделяют объект вместе с подвижной частью разъемного основания от его неподвижной части для выполнения канавки, после ее выполнения устанавливают объект на неподвижную часть основания в исходное положение и записывают на регистрирующую фотопластину вторую голограмму той же поверхности, восстанавливают записанную при этом интерференционную картину и по числу интерференционных полос определяют перемещения точек, подлежащие измерению.2. Способ по п,1, о т л и ч а ю щи й с ятем, что ниже поверхности объекта выполняют сквозное отверстие, соединяющеекрайние точки подковообразной канавки.1758419 оставитель А.Ивановехред М.Моргентал Корректор Н.Тупича едактор А.Доли ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 2989 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва,Ж