Исследования напряженных

Используя метод исследования напряжений и деформаций при глубокой вытяжке металла, В. Е. Недорезов ( 32 J внес в него некоторые уточнения и поправки, которые наиболее приемлемы из всех существующих расчетов различных авторов. В резулитате применения его выкладок можно более реально рассчитать технологический процесс и em параметры, определить оптимальный коэффициент вытяжки Квыт , правильно выбрать размеры вытягиваемых заготовок и рабочих поверхностей штампов.

Весьма перспективно исследование полей напряжений с помощью оптически чувствительных покрытий, выполненных в виде приклеиваемых пластинок толщиной 1 ... 3 мм или тонких покрытий, которые наносят в жидком виде и потом полиме-ризуют. Поляризационно-оптический метод используют для исследования напряжений: за пределами упругости, температурных, при динамических воздействиях.

5.4.1. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений на прозрачных моделях

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-

5.4.1. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений на прозрачных моделях.................................337

ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ ПРИЗМА - ОПТИЧ. устройство для получения плоскополяризованного света (см. Поляризация света). Состоит из двух или более трёхгранных призм из одноосных двоякопреломляющих кристаллов с разл. ориентацией оптич. осей. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ПРИБОРЫ - ОПТИЧ. приборы для получения, обнаружения и анализа поляризованного света, а также приборы, в к-рых поляризацией света пользуются для разл. измерений и исследований (фо-тометрич., пирометрич. и кристалло-оптич. измерения, исследования напряжений в прозрачных телах, вращения плоскости поляризации и т.д.). ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ СВЕТОФИЛЬТР-светофильтр, действие к-рого осн. на использовании поляризации света.

В качестве теоретической основы расчета зубьев используется формула Герца, выражающая результаты исследования напряжений (МПа) в зоне контакта прижатых друг к другу по образующим двух стальных неподвижных цилиндров,

анизотропии и связанного с ней двойного лучепреломления в первоначально оптически изотропных твёрдых телах при их деформации. При одностороннем растяжении или сжатии такое тело приобретает св-ва оптически одноосного кристалла, оптическая ось к-рого совпадает с направлением растяжения или сжатия. Разность показателей преломления обыкновенного и необыкновенного лучей в направлении, перпендикулярном к оптич. оси, п — п — по, где а — норм, напряжение механическое, к — коэфф. пропорциональности, зависящий от материала образца. При более сложных деформациях тело становится подобным оптически двуосному кристаллу. На явлении Ф. осн. широко применяемый в технике оптич. метод исследования напряжений.

Методы, исследования напряжений в оптически прозрачных изделиях с помощью поляризованного света широко применяют в различных отраслях промышленности — стекольной, электровакуумных приборов, химической, в производстве полимеров, алмазных инструментов, различных искусственных кристаллов (в том числе лазерных) и др.

Для исследования напряжений второго типа Пайпом [27 ] были рассмотрены укладки [0/90 ]g и [90/0 ]g- Как показано на рис. 22, обе укладки приводят к появлению больших сдвиговых напряжений вблизи кромок, резко падающих до нуля на самой кромке. Из данных, приведенных на рис. 23, следует, что укладка [90/0 ]g создает вблизи кромки сжимающие межслойные напряжения, а укладка [0/90 ]s приводит к появлению существенных растягивающих напряжений. Как и в предыдущем случае, композит, в котором существуют растягивающие межслойные напряжения, разрушится первым. Из-за особенностей, возникающих на краю кромки, действительную величину нормальных напряжений сгг в этом месте определить не удалось. Однако Пайпу [27] уда-

Из многочисленных экспериментальных исследований в настоящем томе представлены только результаты по оптическому методу исследования напряжений (глава 10). К сожалению, рассматриваются лишь вопросы фотоупругости, хотя в последнее время наметился значительный прогресс в исследованиях по фотопластичности и фотовязкоупругости.

Для исследования напряженных состояний при больших деформациях — упругих (например, на резиновых образцах) и пластических (на металлических образцах) - применяют метод дели т е л ь-н ы х сеток. С'етки наносят фотоспособом или накаткой. По фотоизменению сетки оценивают деформированное и напряженное состояние. 1C методу сеток примыкает метод реплик, при котором сетки наносят царапаньем и получают их отпечатки (реплики) на пластическом материале до и после нагружения.

Связь общего баланса энергии с локальными характеристиками разрушения основана на возможности анализа напряжений и физической природы диссипации энергии. В принципе возможно предсказать прочность образца с трещиной по известной прочности гладкого образца на основе точного анализа напряженных состояний обоих образцов. Ранее исследования напряженных состояний в образцах с трещиной отставали от соответствующего анализа для гладких образцов, что приводило к неточным предсказаниям несущей способности. Однако в последнее время в этом направлении достигнут значительный прогресс, что позволило связать распространение трещины в композите под

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННЫХ И ДЕФОРМИРОВАННЫХ СОСТОЯНИЙ

Метод хрупких покрытий широко применяется для исследования напряженных состояний элементов конструкций, работающих в поле центробежных сил. При этом иногда используют стробоскопы для наблюдения за процессом. Часто этот метод оказывается полезным при изучении работы деталей в условиях ударных нагрузок. Технология изготовления материала покрытия и его нанесения в простейшем варианте может быть описана следующим образом [43]. Для стальных деталей используется канифольно-целлулоид-ный лак, содержащий 52% канифоли, 2% целлулоида и 46% растворителя (амилацетата, спирта, сероуглерода и др.). Сначала в растворителе растворяютцеллулоид, который является пластификатором в этом материале, а затем канифоль. Лак наносят на модель тонким слоем кистью или с помощью пульверизатора, или просто окунают модель в раствор. Толщина покрытия после просушки обычно 0,07 — 0,15 мм. Для улучшения видимости трещин поверхность детали иногда полируют, хромируют или наносят слой алюминиевого лака.

В литературе приводится множество других форм описания эффекта муара. Так, в частности, А. Дюрелли и В. Парке приводят описание явления с помощью параметрических уравнений, образующих сетки систем кривых. Муаровые полосы представляются в виде параметрического семейства линий. Такое представление удобно для решения многих прикладных задач, например для исследования напряженных состояний. Основная идея метода заключается в том, что в аналитическом виде представляется описание двух характерных линий, каждая из которых при варьировании некоторым параметром может представить семейство линий. По аналитическим выражениям для этих двух линий определяется выражение для третьего семейства линий. Так, например, если выбрать систему координат таким образом, что одна из осей параллельна линиям первого семейства, а другая — ей перпендикулярна, то уравнение линий первого семейства примет вид

Метод исследования напряженных состояний моделей сложной геометрической формы при произвольном сочетании действующих внешних нагрузок, основанный на том, что некоторые прозрачные материалы могут изменять свои оптические свойства в зависимости от уровня действующих в них механических напряжений, называется методом фотоупругости. Этот метод использует явления возчик-

Более подробное изложение использования методов фотоупругости для исследования напряженных состояний содержится в работах [10, 21, 31, 45, 53, 61, 63, 66, 70 и др.].

РДНИМ из широко известных и ранее широко применявшихся методов исследования напряженных состояний, возникающих в сечении стержня произвольного сечения при его кручении, является метод мембранной аналогии (метод Прандтля) [31, 58, 59, 74, 84].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННЫХ И ДЕФОРМИРОВАННЫХ

Исследования напряженных состояний способствовали улучшению конструктивных форм деталей и в отдельных случаях их оптимизации. Некоторые из разработанных методов расчета нашли эффективное применение при проектировании средств вычислительной техники. Значительные успехи были достигнуты и в деле испытания деталей конструкций и материалов на прочность с воспроизведением силовых и тепловых полей, динамических режимов во времени, использованием статистических интерпретаций и принципов моделирования. Выросла предназначенная для этих целей экспериментальная база научно-исследовательских институтов, лабораторий и конструкторских бюро промышленности, усилилась деятельность высших учебных заведений как по подготовке специалистов в области прочности и динамики машин, так и в области научных изысканий.

Обоснованный подход к исследованию прочности и ресурса АЭУ должен включать в себя следующие основные этапы. Для каждого из режимов эксплуатации АЭС проводится анализ теплогидравлических процессов с тем, чтобы определить "историю" теплового и гидравлического нагру-жения оборудования первого и второго контуров. Затем выполняются исследования напряженных и деформированных состояний с учетом возможных сейсмических воздействий, взаимного влияния оборудования и опорных конструкций. В соответствии с этим вначале приходится рассматривать АЭС как единое целое, ее расчетная схема может быть представлена в виде пространственной трубопроводной системы, состоящей из прямолинейных и кривых стержней (см. рис. 1,5 и 3.12), где показана петля первого контура АЭС с ВВЭР-440). Для граничных условий и нагру-