Метод «замораживания» для исследования напряжений

Метод замораживания для исследования напряжений на объемных моделях развивается также в отечественных лабораториях и широко применяется для изучения распределения напряжений в деталях машин, конструкциях и сооружениях [8 — 11 ].— Прим. ред. [c.294]

Обозначение на чертежах 1050 Метод замораживания для исследования напряжений 325 [c.1077]

При создании многослойных конструкций типа Архимедова спираль , один конец ленты материала ЭПСА приклеивается по образу-юш ей к внутреннему слою оболочки, а конец ленты — к внешнему слою. Такой метод изготовления модели соответствует реальным конструкциям, а созданная методика получения ленты ЭПСА произвольной длины дает возможность создавать модели оболочки практически с любым количеством слоев. Созданную таким образом модель можно использовать для исследования напряженного состояния как при комнатной температуре, так и методом замораживания . [c.273]

Для исследования напряжений на объемных моделях применяют метод замораживания деформаций, который состоит в том, что объемную модель в печи нагревают до температуры 80—90° С. При такой температуре модель нагружают и выдерживают в течение 1—1,5 ч, а затем течение 5—6 ч охлаждают до комнатной температуры, не снимая нагрузки. После этого объемную модель поршня разрезают на пластинки, параллельные и перпендикулярные оси цилиндра, и каждую пластинку рассматривают в поляризованном свете, как и в случае плоской модели. В процессе замораживания деформаций напряжения фиксируются в модели так прочно, что выпиливание пластинок из нее не искажает распределения изохром. [c.151]

Определение напряжений на объемных моделях. В общем случае объемных моделей требуется более сложная техника измерений, чем для плоских моделей. Напряжения на поверхности и по отдельным сечениям модели при трехмерном напряженном состоянии наиболее просто оптическим методом решаются с применением оптически активных слоев. В общем случае исследования применяются независимо или в сочетании а) метод. замораживания , б) метод рассеянного света. Для разделения главных напряжений, кроме того, применяются вычислительные методы или (при Ф 0,5) измерение линейных деформаций при размораживании . Объяснение явления. замораживания см. [41], [49[. [c.529]

Плоские и объемные модели изготовляются из прозрачного материала, который для упругих моделей удовлетворяет следующим основным требованиям механическая и оптическая изотропность и однородность пропорциональность между деформациями, напряжениями и порядком полос интерференции, а также отсутствие заметных механической и оптической ползучести при прилагаемых к модели нагрузках прозрачность, достаточная для просвечивания модели в полярископе отсутствие начального оптического эффекта достаточная величина модуля упругости материала при данной его оптической активности, обеспечивающая отсутствие заметного искажения формы модели при нагрузке возможность механической обработки неклейки при изготовлении моделей при исследовании по методу замораживания — способность материала к замораживанию и достаточная величина показателя качества материала при исследовании методом рассеянного света — необходимая высокая прозрачность и оптимальные свойства рассеяния. Показатель качества , оценивающий минимальное искажение формы замораживаемой модели при получении необходимого оптического эффекта при нагрузке, принято подсчитывать по формуле [c.164]

Благодаря главным образом получению нового материала ЭД6-М метод замораживания может применяться для надежного количественного определения напряжений в деталях и узлах конструкций сложной формы. Полная погрешность оценивается величиной в 2% — 10% в зависимости от задачи. Эти вопросы и примеры инженерных исследований рассмотрены в разделах 14, 15, 32, 36 и 37. Метод замораживания и его применение освещены в ряде работ [26], [27], [41], [46], [47], [58], [60], [61], [62], [65], [67]. [c.178]

Блок после полимеризации должен быть достаточно прозрачным, однородным, не иметь включений и остаточных напряжений. Если исследование модели производится по методу замораживания , когда просвечиваются сравнительно тонкие вырезанные из модели пластинки — срезы толщиной 2—5 мм, то особенно большие требования к прозрачности блока практически могут не предъявляться. Если же блок предназначается для моделей исследуе.мых в рассеянном свете, то требование к прозрачности должно быть высоким. Контроль изготовленного блока производится просвечиванием его поляризованным светом в различных направлениях. Если при нажатии на блок наблюдается образование полос интерференции, то это указывает на отсутствие существенных начальных напряжений (при порядке начальных полос 3—5 на 1 см толщины просвечивания остаточные напряжения легко отжигаются). [c.208]

Исследование распределения напряжений в реальных деталях машин и узлах конструкций обычно требует применения объемных моделей сложной формы. Используемые методы исследования напряжений на объемных моделях имеют существенные недостатки. При методе замораживания необходимо создавать значительные деформации нагретой модели, особенно при наличии элементов, подверженных изгибу, что может приводить к существенному искажению формы и нарушению условий- сопряжения частей модели составной конструкции. Кроме того, измерения проводятся на срезах (пластинках), вырезаемых из замороженной модели. Поэтому каждую модель можно исследовать лишь на один случай нагрузки и прн одной форме модели. В методе рассеянного света измерения могут проводиться в объемной нагруженной модели при комнатной температуре и не требуют разрезки модели. Однако этот метод остается пока менее точным для обычно решаемых задач, требует более сложного эксперимента и высокой прозрачности и однородности применяемого материала модели. [c.213]

Составной полый вал гидротурбины. Напряжения в гладкой части вала определяются расчетом. Экспериментально должно определяться неравномерное распределение напряжений в зоне фланца вала, соединяемого с другим фланцем или с крышкой рабочего колеса гидротурбины. Так как напряжения во фланце не превосходят предела пропорциональности, то исследования могут проводиться на упругих моделях. Это исследование при проектировании должно быть выполнено для различных вариантов формы фланца и с учетом условий сопряжения фланца с присоединяемыми деталями. Методом замораживания указанные условия не обеспечиваются. Поэтому задача решается на модели из оптически нечувствительного материала с нагрузкой ее при комнатной температуре и без разрезки модели. Ниже, как пример, рассматривается определение напряжений в вале гидротурбины (фиг. П1. 31) от осевой нагрузки. [c.221]

Следует, однако, отметить, что испытания при температуре метода замораживания имеют свои преимущества, так как при этом линейность между оптическим эффектом и деформациями сохраняется в значительно более широком диапазоне относительных деформаций (до величин порядка 5 — 6%). Для клея холодного отверждения оптический коэффициент деформаций сильно зависит от различных условий (времени выдержки перед испытанием после отливки, режима сушки и толщины слоя). Средняя величина этого коэффициента, определенная на балочках из клея холодного отверждения, через неделю после отливки составляет К 0,054, а через 2 мес. после этого поднимается до /С = 0,1. Соответственно этому величина е(1,о) уменьшается с 0,001 до 0,00054. Это обстоятельство требует при исследованиях напряжений с применением слоя из клея холодного отверждения калибровки величины К- [c.246]

Для определения объемного напряженного состояния всегда необходимо прибегать к моделированию. Модели обычно изготовляются из эпоксидных смол (например, ЭД-6). Исследование напряжений проводится методом замораживания деформаций с последующей распиловкой [c.9]

Изучение пространственных моделей композитных конструкций поляризационно-оптическим методом сопряжено с определенными трудностями. Хорошо зарекомендовавший себя при исследовании пространственных моделей метод замораживания здесь оказывается неприменимым, поскольку в этом методе модель нагревают и в ней фиксируются не только напряжения от механических нагрузок, но и напряжения от изменения температуры, причем разделить напряжения от этих двух воздействий довольно трудно. В связи с этим разрабатываются новые методы, специально предназначенные для изучения композитных конструкций, которые и рассматриваются ниже. При этом одни методы позволяют изучать напряжения от механических воздействий, а другие — от изменения температуры. [c.288]

На основании этого можно было ожидать, что в указанных пределах изменения безразмерного параметра б приближенные решения позволяют получить данные о напряженном состоянии в зонах конических отверстий с достаточной для инженерных расчетов точностью. Однако, как было отмечено выше, максимальная величина дополнительного радиального давления на поверхности отверстия позволяет судить лишь о порядке погрешности приближенного решения. Для установления действительной величины погрешности решений было проведено экспериментальное исследование распределения напряжений в зоне конического отверстия в пластине, нагруженной равномерным всесторонним растяжением, методом фотоупругости с ирименением замораживания [6]. Модель была изготовлена из оптически чувствительного материала ЭД5-М и нагружалась путем размораживания приклеенного к ней кольца, вырезанного из диска из того же материала, предварительно замороженного при равномерном радиальном сжатии [10]. [c.113]

В данной статье приведены результаты расчетного и экспериментального (с применением замораживания ) исследования силовых и температурных напряжений в патрубке, применимого для других аналогичных узлов. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало применимость для этих типов узлов матричного метода и программы расчета на ЭЦВМ, которые были разработаны для сложных составных конструкций из оболочек, пластин и кольцевых деталей (см. работу [7] и статью того же автора в этом сборнике). Проведена коррекция расчетных результатов в зоне отверстия обечайки корпуса (при внутреннем давлении) по формулам (1), (2), а также в зоне сварного шва (при температурном нагружении) с использованием расчетных данных для стыка полу-бесконечных цилиндров с различными коэффициентами теплового расширения [8]. [c.127]

Шпильки в модели нагружались растягивающими усилиями по оси (первый эксперимент) или с эксцентриситетом, соответствующим их работе в конструкции (второй эксперимент). При нагружении шпилек обеспечивалось приложение усилий в сечении, нормальном к оси корпуса, которым рассматриваемый узел был выделен из полной конструкции корпуса. При исследовании модели на действия осевого усилия с изгибом и без него в шпильках целесообразно при применении метода замораживания сначала исследовать напряжения в средней шпильке от осевЪго растяжения, оставляя модель фланца корпуса для использования при нагрузке на одновременное действие осевого усилия и изгиба. При проведении эксперимента с осевым растяжением шпилек важно центральное приложение нагрузки к шпилькам и исключение появления в них изгибающих моментов, что может быть при негоризон-тальности торцевой поверхности фланца и больших деформациях в модели. Требования правильного приложения нагрузки необходимы также в случае нагружения осевой силой с эксцентриситетом. [c.89]

Для исследования напряжений на объёмных моделях применяется метод замораживания деформаций. Модель из материала, обладающего свойством замораживания (отверждённые эпоксидные, фенолформальдегидные смолы и др.), нагревается до темп-ры высокоэластич. состояния, нагружается и под нагрузкой охлаждается до комнатной темп-ры (темп-ры стеклования). После снятия нагрузки деформации, возникающие в высокоэластичном состоянии, и сопровождающая их оптич. анизотропия фиксируются. Замороженную модель распиливают на тонкие пластинки (срезы) толщиной 0,6— [c.573]

Первоначально анализ ограничивался изучением поверхности изолированных включений типа стержней. Некоторые эксперименты, в которых применялся метод рассеянного света и исследовались одиночные включения в виде стержней, описаны в работах [52, 41]. О первом подробном исследовании напряжений в реалистической трехмерной модели композита сообщили Мар-лофф и Дэниел [47]. В этой работе обычная методика замораживания напряжений применялась для определения напряженного состояния в матрице однонаправленно армированной композиционной модели, подвергающейся усадке и нормальной поперечной нагрузке. В этой модели отношение модулей материала матрицы и включений приближалось к соответствующем отношению для боропластика. [c.527]

На рис. 2.34 и 2.35 показаны некоторые результаты исследования М1етодом замораживания от действия внутреннего давления модели толстостенного цилиндра со сфе рическими торцами и полостью, имеющей звездообразное поперечное сечение с шестью вершинами. Длина модели =140 мм, наружный диаметр 26 = 70 мм, диаметр окружности, описывающей вершины вырезов 2а = 88, так что Ь1Ь=4,0 а1Ь = 0,63 д/Ъ = 0,05 (д — радиус вершины выреза) [110]. Модель изготовлена отливкой из двух половин, которые затем склеены эпоксидным клеем. Половины модели отливали в стальные формы со стержнями из сплава В,уда, который выплавляли после полимеризаци1и материала модели. Из замороженной модели были изготовлены срезы (меридиональный, проходящий через вершины вырезов и ряд поперечных) толщиной 3 мм. С помощью поляризационно-оптического метода довольно трудно получить поле перемещений. Для этого от напряжений нужно переходить к деформациям и, интегрируя деформации, вычислять перемещения. Однако поле перемещений достаточно просто получить методом муара. Для этого на срез замороженной модели наносят сетку и срез размораживают. При наложении на размороженный срез эталонной сетки получают картину муаровых полос, дающую перемещения. [c.58]

Для исследования таких задач успешно применяют метод замораживания с последующим размораживанием [15, 16 ], который позволяет определять напряжения как при равномерном, так и при неравномерном изменении температуры (усадке) но объему детали.— Прим. переа. [c.322]

Для выяснения возможности проведения экспериментальных исследований методом фотоупругости на образцах из материала ЭПСА была решена известная методическая задача Кирша [6]. Результаты обработки экспериментальных данных по определению обш его напряженного состояния и коэффициента концентрации растянутой платины с отверстием, проведенные как методом замораживания , так и при комнатной температуре [7], хорошо согласуются с теоретическим решением. [c.273]

Определение напряжений на объемных моделях. В общем случае объемных моделей требуется более сложная техника измерений, чем для лоских моделей. Напряжения на поверхности и по отдельным сечениям модели при трехмерном напряженном состоянии наиболее просто оптическим методом решаются с применением оптически активных слоев. В общем случае исследования применяются независимо или в сочетании а) метод. замораживания", [c.529]

Метод замораживания"-Объемная модель изготовляется из прозрачного материала, обладающего способностью к замораживанию". Нагруженная модель нагревается до температуры замораживания , выдерживается при ней и затем в нагруженном состоянии охлаждается до комнатной температуры. В модели после снятия нагрузки сохраняются упругие деформации, полученные при нагреве, как и в любом вырезанном из нее срезе (пластинке). Просвечивание вырезанных срезов поляризованным светом позволяет определить разнссть квазиглавных напряжений и их направления при нагреве срезов или частей модели их размеры возвращаются к первоначальным ( размораживание ), что используется для измерения линейных деформаций. Нагрузочные устройства не мешают измерениям.При исследовании напряжений быстровращающихся деталей устраняется необходимост 1 измерений во время вращения. [c.530]

Требования к материалу прозрачность, достаточная для просвечивания модели в полярископе отсутствие начального оптического эффекта достаточная оптическая активность материала изотропность и однородность линейная зависимость между напряжениями и деформациями и между напряжениями и порядковым номером полос и отсутствие заметной механической и оптической ползучести достаточная величина модуля упругости материала при его оптической активности, обеспечивающая отсутствие заметного искажения формы модели при нагрузке возможность механической обработки для изготовления моделей из илиток или блоков при исследовании методом замораживания — способность материала к замораживанию и достаточная величина показателя качества материала при исследовании методом рассеянного срета — оптимальные свойства рассеивания (высокая прозрачность, оптическая однородность) [32]. [c.580]

Исследования на плоских моделях объемной задачи резьбового соединения приближенно оценивали возможные концентрацию и распределение напряжений по контуру резьбы, но не позволяли измерить распределение нагрузки но виткам резьбового соединения. Применение метода замораживания , приведенное в ряде работ (см., например, [2,3]), не обеспечивает соблюдения условий моделирования из-за значительного искажения формы резьбы и получаемых нарушений условий контакта, которое осуществляется в большом числе мест соединений зубьев. Необходимость обеспечения условий контакта, особенно при большом числе мест соединений, как известно, делает метод замораживания , требующий больших деформаций в модели, неудовлетворительным. Тензоизмерения па натурной конструкции, где все условия работы соединения соблюдены, не позволили пока достаточно хорошо замерить распределения напряжений по контуру и концентрации напряжений из-за малых размеров по дну резьбы и отсутствия достаточных зазоров между навинчиваемыми частями соединения. При исследованиях, рассмотренных в [4], распределение усилий по виткам резьбы определялось экспериментально на натурной конструкции резьбового соединения, нагружаемого в разрывной машине. Эта задача давала в какой-то мере приближенное решение, так как усилия оценивались по показаниям тензодатчиков, установленных по дну искусственно выполненной продольной канавки в соединении. Распределение напряжений по контуру резьбы и коэффициенты концентрации находили с применением плоских моделей и моделей прозрачного оптически нечувствительного материала с вклейками из оптически чувствительного материала по диаметральному сечению. Этот путь экспериментального решения был правильный, однако размер моделей оказался недостаточным для возможности правильной оценки порядков полос интерференции для зон концентрации напряжений. [c.137]

Исследование горизонтальной пластины рамы поля-ризационно-оптическим методом может проводиться без применения метода замораживания на модели из материала ЭДб-М. Целью проведенных исследований являлось определение напряжений по контуру пластины, разработка метода определения усилий по опорным валикам узла рамы и измерение усилий натяга в натяжных валиках. Модель и схема нагружения ригеля приведены на фиг. VII. 19. Для воспроизведения изгибающих моментов, имеющихся на концах стойки в целой раме, опоры стоек из органического стекла смещены с оси на эксцентрицитет е = 2,3 мм, полученный из расчета замкнутой рамы. Опорные валики выполнены из оптически чувствительного материала и просвечиваются поляризованным светом одновременно с ригелем для определения приходящихся на каждый из них усилий. Клиновидные полувалики выполнены из органического стекла и ими осуществляется требуемый предварительный натяг [c.532]

В заключение отметим, что оптический метод применяют также для исследования и пространственных моделей. Один из способов такого применения нЬсит название метода замораживания. Основан он на том, что некоторые материалы сохраняют оптическую анизотропию, вызванную деформацией, если модель из такого материала нагружена при повышенной температуре, охлаждена и только после этого разгружена. Оптический эффект сохраняется и после разрезки модели на тонкие пластинки, которые затем просвечивают и изучают, как в плоской задаче, определяя тем самым напряжения внутри пространственной модели. [c.538]

Фесслер и Оллертон [105] провели тщательные экспериментальные исследования, в которых максимальные касательные напряжения в плоскостях симметрии, определяемые выражениями (3.64) и (3.69), измерялись с помощью метода замораживания напряжений в фотоупругости. Измеренные отношения большей полуоси эллиптической области контакта а к минимальному радиусу кривизны R изменялись от 0.05 до 0.3 для моделей из аралдита (эпоксидной смолы), имеющих различные комбинации положительных и отрицательных кривизн. При самых малых значениях отношения a/R измеренные размеры области контакта были несколько больше, чем предсказывает теория. Указанное несоответствие наблюдалось главным образом при небольших нагрузках и, по-видимому, объясняется шерохова-, тостью поверхностей экспериментальных образцов (см. гл. 13). При высоких нагрузках обнаружено хорошее согласие экспериментальных результатов и теоретических расчетов как для размеров области контакта, так и для внутренних напряжений вплоть до максимальных рассмотренных значений отношения a/R — 0.3. Этот обнадеживающий вывод довольно удивителен, поскольку указанное отношение a/R соответствует деформациям в области контакта порядка 10 % [c.117]

Основными причинами, вызывающими структурные изменения при утонении образца, являются следующие изменение концентрации точечных дефектов, притяжение дислокаций к поверхности (при этом участки дислокаций, параллельные поверхности фольги, могут выйти из металла) стремление дислокаций уменьщить свою энергию, сократив длину ликви-датщя мест закрепления дислокаций и перераспределение внутренних напряжений. Поэтому в настоящее время для получения достоверных экспериментальных данных используются различные методы стабилизации и замораживания дислокационной структуры в тонких фольгах, предназначенных для электронно-микроскопических исследований [153, 20Ь 215]. [c.106]

Крупные модели из материала ЭДб-М, как показывают проведенные исследования, до замораживания могут быть предварительно использованы для измерений с помощью тензодатчиков. Это позволяет обойтись без второго комплекта моделей из органического стекла или неолейкорита, изготовляемого для тензометрии. Проволочные тензодатчики наклеиваются клеем холодного отверждения. Места наклейки обезжириваются спиртом. Результаты тарировки на образцах из материала ЭДб-М показывают, что отсчеты по тензодатчикам через 10 мин. после нагружения при напряжениях в модели до 150 кг см обеспечивают стабильность показаний и линейную характеристику тензодатчиков. Для уменьшения краевого эффекта времени модель с наклеенными тензодатчиками хранится в чистом глицерине. Возможность использования крупногабаритных объемных моделей из материала ЭДб-М для тензометрии и последующего замораживания позволяет на одних и тех же моделях, обеспечивая воспроизведение натурных условий сопряжения составных узлов, исследовать жесткость и общее напряженное состояние с помощью тензометров, а также концентрацию напряжений поляризационно-оптическим методом. [c.213]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...