ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Метод прозрачных оптически чувствительных слоев на металлических деталях из "Напряжения и деформации в деталях и узлах машин " Одним из новых применений поляризационно-оптического исследования напряжений является получивший развитие в последние годы метод исследований деформированного и напряженного состояния на поверхности деталей с использованием слоев из прозрачных оптически чувствительных материалов. Слой оптически чувствительного материала наносится на поверхность детали либо в жидком виде и затем подвергается полимеризации, или наклеивается в виде пластинки. Измерения проводятся при деформациях слоя в пределах пропорциональности между наблюдаемым порядком полос интерференции и деформацией в слое. Величины наблюдаемых двойных лучепреломлений дают разности главных деформаций слоя, равные разностям главных деформаций на поверхности металла. Направления главных деформаций получаются как поле изоклин. [c.240] Применение наливок из диановой смолы с малеиновым ангидридом в качестве отвердителя для исследования малых пластических деформаций рассмотрено в работе [19]. Этот метод был применен для исследования на пластинках остаточных деформаций в зернах кристаллов алюминия и для изучения деформаций сдвига в пластинках из алюминия. [c.240] длина волны применяемого света. [c.241] При деформациях в пластической области для определения разности главных напряжений с использованием замеренных разностей главных деформаций необходимо также знать нелинейную зависимость между деформациями и напряжениями для имеющегося соот-нощения главных деформаций. [c.242] Точность определения величины разности главных деформаций, а следовательно, и самих деформаций, определяется точностью измерения величины б. Для грубых измерений достаточен счет порядка полос или наблюдение цветов. Для точных измерений применяют компенсаторы. [c.242] Для раздельного определения самих величин деформаций необходимы дополнительные измерения с помощью косопадающего луча или получение поля изоклин. По найденным деформациям находится отдельно каждое главное напряжение. [c.242] В основе приборов, используемых в рассматриваемом методе, лежат отражательные полярископы удваивающего и V-образного типов. [c.242] В полярископе V-образного типа (фиг. III. 48, а) поляризатор и-анализатор располагаются рядом расстояние между ними и моделью определяет угол между падающими и отраженными лучами [80]. Недостатком полярископов этого типа является то, что падающие и отраженные от поверхности металла лучи проходят по разным путям. Это может вызвать значительные погрешности в областях со значительным градиентом деформаций. [c.242] ПОТОК после прохождения через поляроид входит в призму, показатель преломления которой равен показателю преломления слоя (призма может быть выполнена из того же материала, что и слой). Отразившись от поверхности детали, свет проходит снова через слой, призму и анализатор. Этот прибор имеет следующие существенные недостатки он пригоден только для измерений на плоских поверхностях, и в связи с тем, что при входе и выходе луч проходит в слое по разным путям, дает значительные погрешности при больших градиентах деформаций. Последний недостаток, присущий и всем V-образным полярископам, устраняется при применении полярископов удваивающего типа (фиг. П1. 49, б). Недостатком полярископов этого типа является малая сила света, выходящего из анализатора. [c.243] К материалам, применяемым для нанесения на поверхности деталей, могут предъявляться различные требования в зависимости от условий испытаний, например температуры, при которой происходят испытания, формы поверхности деталей, задач исследования (упругие, малые или большие пластические деформации). При криволинейной поверхности должен применяться слой, наносимый на поверхность в жидком виде, при плоской поверхности лучше применять наклеиваемые пластинки. [c.244] Наиболее важным требованием является обеспечение линейной зависимости между деформацией материала слоя и величиной вызываемого ей двойного лучепреломления. В проведенной работе эта зависимость исследовалась для клея холодного отверждения, изготовляемого на основе эпоксидной смолы ЭД-6, и для материала ЭДб-М, нашедшего широкое применение для решения плоских и объемных задач. [c.244] Результаты проведенных исследований показывают, что для материала ЭДб-М при комнатной температуре линейная зависимость между деформацией и двойным лучепреломлением сохраняется до деформаций порядка 1,5%, соответствующих механическому пределу пропорциональности. [c.245] Зависимость между деформацией и двойным лучепреломлением для клея холодного отверждения имеет вид, изображенный на фиг. III. 52. Как видно из графика, применение клея холодного отверждения возможно до значительных относительных деформаций (порядка 1,7%). Эта величина лежит далеко за пределом упругости металлов. Достоинством клея холодного отверждения является возможность его нанесения как на плоские, так и на криволинейные поверхности с полимеризацией при комнатной или лищь при несколько повышенной температуре (до 50° С). Полимеризация без повышения температуры позволяет полностью избежать возникновения начальных напряжений в слое . [c.245] Возникновение исходных напряжений в материале ЭДб-М при нанесении его в жидком состоянии на металлическую поверхность объясняется тем, что температура полимеризации материала ЭДб-М довольно высокая (яг 130° С), а коэффициенты линейного расширения а материала ЭДб-М и металлов (на 1° С в интервале от 20 до 100° С) различны. [c.245] Если применяется материал с меняющейся величиной К, то при калибровке эту величину находят для времени и температуры испытания. Наиболее широко применяемый материал ЭДб-М имеет более высокое значение оптического коэффициента деформаций К =ы0,125), чем материалы, указанные в работе [80 ], для которых К = == 0,08 0,11. [c.246] Прочность соединения слоя с поверхностью металла в значительной мере зависит от клея, способа его применения и обработки поверхностей, подлежащих склейке. В работе лаборатории Института машиноведения АН СССР были на стальных и алюминиевых балочках 200 X 15 X 5, работающих при чистом изгибе, исследованы клеящие свойства карбинольного клея, клея холодного отверждения (на основе эпоксидной смолы) и эпоксидной смолы ЭДб-М. Наклейки из оптически чувствительного материала ЭДб-М имели толщину 2 мм. [c.246] Кроме того, на алюминиевых образцах была опробована методика, рекомендуемая в статье [59]. При опробовании этой методики средствами лаборатории удалось достигнуть надежного сцепления между алюминием и слоем материала ЭДб-М до деформации порядка 2,5—3%. Эта величина оказалась ниже указанной в статье [59], что может быть связано с использованием других клеев. При опробовании этой методики получалась поверхность, недостаточно обеспечивающая отражение. [c.247] Так как принятый в данной работе и описанный выше способ подготовки поверхности обеспечивал совместную деформацию алюминия и слоя до 2% (при карбинольном клее) и до 2,5% (при клее холодного отверждения), что является достаточным для большинства исследований, то нет необходимости применять более сложную методику. При применении данного метода к исследованию напряжений у плохо отражающих материалов и на очень грубых поверхностях на оптически чувствительный слой наносится металлическая краска (например, алюминиевая), а затем слой приклеивается металлизированной поверхностью к исследуемой детали. [c.247] Я — ширина пластинки d — диаметр отверстия. [c.249] Рассмотренный метод может быть применен для измерений только в тех местах, которые можно осветить, и при температурах от —50° до + 150° С. [c.250] Вернуться к основной статье