Измерение напряжений фотоупругим методом

Измерение напряжений фотоупругим методом [c.162]

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ФОТОУПРУГИМ МЕТОДОМ [c.163]

Измерение напряженных состояний методом фотоупругости [c.318]

Изложение теоретических методов будет продолжено в главе 6. Данную главу можно рассматривать как введение к изучению двух основных экспериментальных методов, которые могут использоваться для подтверждения некоторых особенностей решений для напряжений и деформаций, полученных и исследованных в предыдущих главах. Заметим, однако, что до сих пор рассматривались лишь пластинки простой геометрической формы. Для пластинок более сложного очертания получение аналитических решений становится затруднительным, но эти трудности в большинстве случаев удается преодолеть, если обратиться к численным методам (обсуждаемым в приложении) или к экспериментальным методам, таким, как измерение поверхностных деформаций с помощью тензометров ( 12), фотоупругий метод или метод муара. [c.162]

Этот метод основывается на открытии Дэвида Брюстера ) когда через кусок стекла, в котором имеются напряжения, пропускается поляризованный свет, то эти напряжения вызывают яркую цветную картину. Брюстер высказал предположение, что эти цветные картины можно использовать для измерения напряжений в инженерных конструкциях, таких, как каменные мосты, исследуя их стеклянные модели в поляризованном свете при различных условиях нагружения. Это предположение не привлекло внимания инженеров того времени. Лишь впоследствии физиком Максвеллом были проведены сравнения ) фотоупругих цветных картин с аналитическими решениями, Много иоз ке упомянутым предположением воспользовались Вильсон при исследовании напряжений в балке под действием сосредоточенной [c.162]

При измерении напряженно-деформированных состояний деталей и агрегатов при их эксплуатации используют ряд методов тензометрии, в основу которых положены различные физические принципы измерений. Существуют рентгеновские методы, методы фотоупругости, муаровых полос, хрупких покрытий, гальванических покрытий и методы с использованием тензометрических преобразователей (рис. 27). [c.387]

К преимуществам метода фотоупругости следует отнести возможность измерения напряженного состояния всей поверхности объекта при визуальном контроле, высокую точность измерения. [c.389]

Коэффициенты концентрации напряжений определяются разнообразными методами, включая непосредственные измерения деформаций, применение методов фотоупругости, использование методов теории упругости и проведение расчетов методом конечных элементов. Исследование напряжений методом фотоупругости было до недавнего времени самым широко распространенным способом изучения распределения напряжений и определения коэффициентов концентрации напряжений около различных геометрических особенностей. Метод основан на использовании двойного лучепреломления многих прозрачных материалов при деформировании их под нагрузкой. Анализ интерференционных полос, образующихся при просвечивании деформированных моделей из оптически активных материалов поляризованным светом, позволяет количественно охарактеризовать распределение напряжений в теле и рассчитать коэффициенты концентрации напряжений. В последние годы метод конечных элементов при определении коэффициентов концентрации напряжений в значительной степени потеснил метод фотоупругости. Численные значения коэффициентов концентрации для разно [c.401]

Измерение внутренних напряжений оптическим методом (методом фотоупругости) является высокочувствительным. [c.207]

Рис. 22. Фотоупругий метод измерения мгновенных напряжений

Метод фотоупругости, или оптического измерения напряжений, разработан в конце XIX в., однако широкое распространение при изучении напряженного состояния массивов горных пород он получил только в последние 20 лет. [c.147]

Этот раздел заключим сопоставлением теории проскальзывания с экспериментальными данными. Поверхностные напряжения и соответствующие внутренние напряжения могут быть исследованы методами фотоупругости с использованием эпоксидных резиновых моделей при очень медленном качении [153, 154]. Подобласти проскальзывания и сцепления ясно видимы. В подобласти проскальзывания напряжения близки к задаваемым законом трения Амонтона — Кулона, как это принимается в теории. Измеренные напряжения для круговой площадки при [c.304]

Возможности формирования и измерения волн напряжений в композиционных материалах, в принципе, определяются уровнем техники экспериментальных исследований соответствующих явлений в твердых телах. Для образования волн напряжений используют пневматические пушки, заряды взрывчатого вещества, ударные плиты, ударные трубы и пьезоэлектрические ультразвуковые генераторы, а для их измерения — тензодатчики, пьезоэлектрические кристаллы, емкостные датчики, оптические интерферометры, методы голографии и фотоупругости. Экспериментальные исследования, не столь обширные как теоретические, тем не менее обеспечивают устойчивый поток информации, необходимой для проверки математических моделей. Результаты экспериментальных исследований скорости распространения волн, рассеяния [c.302]

При измерении динамических деформаций и напряжений приведенные выражения позволяют вычислить искомые величины для каждого момента временн. Для измерения объемной деформации в точке в тело помещают розетку из шести датчиков, что позволяет получить систему из шести независимых уравнений вида (123) [21]. Следует указать также, что при исследовании полей напряжений и деформаций существенную помощь оказывает применение оптических методов — метода фотоупругости и метода муара [18, 22]. [c.40]

Оптический метод исследования напряжений в поляризованном свете, начало которому положил Максвелл (см. стр. 325), нашел широкое применение в XX веке. Менаже использовал его для проверки теории Фламана о распределении напряжений около точки приложения сосредоточенной силы ). Он воспользовался им также и в решении практической задачи исследования напряжений в арочном мосту ). Поляризационно-оптический метод позволяет установить разность между двумя главными напряжениями. Менаже показал, что сумму двух главных напряжений в исследуемой точке можно найти, если измерить в ней изменение толщины пластинки-модели. Эта идея была использована Кокером, сконструировавшим специальный поперечный тензометр для измерения этих изменений толщины. Он ввел также применение целлулоида, благодаря чему приготовление моделей для поляризационно-оптических испытаний было значительно упрощено. Труды Кокера ) содействовали широкой популяризации метода. Немало молодых научных работников-специалистов по фотоупругости приобрело свой первоначальный опыт в этой области как раз на практической работе в лаборатории Кокера при университетском колледже в Лондоне. [c.460]

По его мнению, они некорректны математически, а также по здравому смыслу . Он также не верил экспериментальному методу определения напряжения. Измерения, полученные с помощью точных экстензометров, казались ему нереальными. Относительно метода фотоупругости он заметил Этот метод исследования недавно достиг некоторого успеха только потому, что он интересный и дает некоторые красивые световые эффекты . В эти же годы для определения максимального напряжения в отверстии применялся элементарный метод, показанный на рис. 4. Я привел эти четыре случая, чтобы охарактеризовать условия, которые существовали 30 лет тому назад. В наше время никто не будет пользоваться только что указанным методом для исследования концентрации напряжений. С того времени произошел большой прогресс в области определения напряжений. [c.665]

Для экспериментального определения деформаций и напряжений используют различные способы, основанные на явлениях фотоупругости, магнитной проницаемости, отражении рентгеновских лучей и др. Наибольшее распространение получили механические методы, в основе которых лежит измерение перемещений точек тела с помощью тензометров механических, электросопротивления, индуктивных, емкостных и др. [c.165]

Одним из таких методов является метод фотоупругости. Выполняя модель упругой системы, например, балки из оптически активного материала, освещая ее поляризованным светом и проектируя изображение узкой поперечной полоски балки на вращающийся барабан, можно исследовать изменение напряжений в соответствующем сечении балки при ударе. Недостатком такого метода измерений является значительное отличие свойств оптически активных материалов от свойств металлов. Большое внутреннее трение, свойственное оптически активным материалам, должно существенно повлиять на протекание процесса удара. [c.482]

Рис. 15.12. Эпюра распределения контурных напряжений в водосбросном туннеле (сплошная линия — метод динамической фотоупругости точки — результаты натурных измерений)

Этот метод исследования напряжений (разделы метода фотоупругость, фотопластичность, фотовязкость, динамическая фотоупругость и др.) позволяет определять поля деформаций и напряжений при действии известным образом расположенных нагрузок. Модели выполняют подобными по форме и нагрузке исследуемой детали или конструкции и просвечиваются в полярископе. Разности главных напряжений и их направления в плоскости наблюдения определяют измерением порядка полос интерференции или по точкам при просвечивании плоской модели или среза замороженной объемной модели. По напряжениям в модели, используя формулы по- [c.337]

Во многих случаях граничные условия для переменной которые требуются для построения такой мембраны, могут быть получены из картины фотоупругих полос. Как известно, эта картина дает величины О — Оу. На свободной границе одно из главных напряжений, скажем Оу, равно нулю, и сумма + становится равной —Сту. Кроме того, в точках границы, где нагрузка нормальна к ней и имеет известную величину, сама нагрузка равна одному из главных напряжений, и фотоупругие измерения разности достаточны для определения суммы главных напряжений. Тому же самому дифференциальному уравнению удовлетворяет электрический потенциал тока, проходящего через пластинку, что может служить основой для применения метода электроаналогии ). Помимо этих экспериментальных процедур, развиты и эффективные численные методы, которые обсуждаются в Приложении. Главные напряжения можно также определять чисто фотоупругим методом, более сложным, чем те, которые описаны в 48 и 49. [c.174]

Поскольку строгие решения теории упругости известны лишь для простейших случаев, инженеров всегда интересовали возможности определения напряжений экспериментальными методами. Еще Максвеллом был указан способ измерения напряжений, основанный на свойствах фотоупругости его предложение не было, однако, в свое время оценено долншым образом инженерами. Очередная попытка воспользоваться оптическим методом для измерения напряжений была р предпринята сорок лет [c.420]

Для многих докладов характерен комплексный подход к проблеме, основанный на сочетании экспериментальных и расчетных методов. В качестве примера можно указать удачное использование комплексной функции напряжений Вестергаарда и расчетов на ЭВМ для того, чтобы по данным измерения напряжений методом динамической фотоупругости в некоторой области, удаленной от конца трещины, определить динамический коэффициент интенсивности напряжений в ее конце. [c.7]

На рис. 255 показано распределение тангенциальной п радиальной составляющих напряженпя вдоль радиуса сжатой зоны по данным измерения напряжений методом фотоупругости. Испытания показали, что микронадрезы на поверхности образца не ока- [c.397]

В КОМПОЗИТНЫХ моделях возникают некоторые трудности при определении напряжений по результатам поляризационно-оптических измерений вблизи поверхности скрепления разнородных элементов. Во многих случаях именно определение напряжений на поверхности скрепления представляет основной интерес. Для определения напряжений на поверхности контакта используют методы разделения напряжений, основанные на численном интегрировании уравнений равновесия в декартовых или иных координатах [5, 22], а также данные, получаемые с помощью других экспериментальных методо1в сеток, муаровых полос [22, 70, 72], фотоупругих покрытий [5], обычной и голЪграфической интерферометриж[22, 39]. [c.33]

Определение остаточных напряжений на основе измерения коэффициентов интенсивности напряжений в вершинах создаваемых трещин с применением фотоупругих покрытий. Разработана методика определения остаточных напряжений в деталях на основе измерения с применением фотоупругих покрытий коэффициентов интенсивности напряжений А /и K j в вершинах создаваемых трещин. Представлены метод расчета остаточных напряжений по полученным зависимостям (5) hKjj (S) для деталей различной формы (S - линия распространения трещин) и анапитические зависимости для случаев, когда деталь может рассматриваться как бесконечная плоскость с краевой трещиной. Для деталей произвольной формы расчет остаточных напряжений проводится численным методом. [c.122]

Обзор работ того периода, сделанный работниками арсенала Уотертаун (1953 г.), показывает, что на решение этой проблемы были направлены объединенные усилия нескольких артиллерийских лабораторий, которые применяли самые современные методы экспериментальной и аналитической механики. В число последних входили, например, метод трехмерных хрупких покрытий, метод фотоупругих покрытий, измерение давлений в канале ствола с помощью пьезоэлектрических датчиков, а также измерение динамических деформаций с помощью специальных тензометров. Эти работы указывали на то, что разрушения являются результатом приложения повторных нагрузок, вызывающих напряжения, значительно превышающие предел выносливости материала. Они привели к разработке и принятию на вооружение видоизмененных конструкций орудий, в которых концентрация напряжений была устранена или уменьшена. [c.280]

Чтобы прояснить многие детали, связанные с очень сложными измерениями мгновенных величин К, наблюдаемых в течение распространения и остановки трещины, требуется экспериментальный метод, который давал бы наряду с К распределение поля напряжений по всему образцу. Как показано в пионерских работах Уэллса и Поста [2], а также Ирвина [3] и более поздних работах Кобаяси и др. [4—6], мгновенные величины К могут быть определены при помощи метода динамической фотоупругости. При таком подходе образцы изготавливаются из пластин прозрачных материалов, обладающих двойным лучепреломлением, а значения К в процессе распространения и остановки трещины получаются по динамическим изохромам, регистрируемым при помощи многократной мгновенной фотосъемки. [c.102]

Включение сферической формы. Определяются термоупругие напряжения, вызванные равномерным нагревом детали произвольной формы, имеющей сферическое включение из материала с другим коэффициентом Теплового расширения (рис. 3). Деталь разделяется на элементы 1 — сферическое включение я 2 — деталь со сферической полостью. Несовл сестность деформаций стыкуемых элементов устраняется следующим образом, Элемент 2 изготовляют из сферы 3 с такой же внутренней полостью, которая нагружается наружным давлением и замораживается . Затем элементы 1 и 2 склеивают и модель размораживают . Измерения проводятся обычными приемами метода фотоупругости. [c.71]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...