Сопротивление материалов
 Скачать 0.64 Mb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОГО И ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЙ 1. Цель работы Изучить методы экспериментального исследования напряженного и деформированного состояний элементов конструкций и апробировать методику замера деформаций и исследования напряженного состояния с помощью датчиков сопротивления. 2. Подготовка к работе При подготовке к лабораторной работе необходимо: -проработать указанную литературу и методические указания к выполнению лабораторной работы; -уяснить цель лабораторной работы, ее содержание, методику проведения, конечный результат; -проконтролировать готовность к выполнению лабораторной работы, отвечая на контрольные вопросы. 3. Литература Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. (Гл. 14 § 14.1-14.4 или соответствующие разделы в последующих изданиях). 4. Контрольные вопросы для проверки готовности к выполнению лабораторной работы 4.1. Назовите основные методы экспериментального исследования напряженного и деформированного состояний. 4.2. Расскажите сущность метода измерения деформаций с помощью датчиков сопротивления. 4.3. Опишите устройство тензодатчика, сформулируйте основные требования к его элементам. 4.4. Влияет ли база датчика на методику измерения деформаций? 4.5. В чем сущность “нулевого” метода измерения сопротивления тензодатчиков? 4.6. Назовите основные данные и опишите принцип действия прибора АИД-2М, ИДЦ-1. 4.7. Выделите основные расчетные зависимости и изложите методику анализа напряженного и деформированного состояний с помощью датчиков сопротивления. 4.8. Изложите физико-механические основы поляризационно-оптического метода исследования напряженного и деформированного состояний. 4.9. Изобразите принципиальную схему определения напряжений оптическим методом. Поясните назначение каждого элемента в принципиальной схеме установки. 4.10. Поясните причину появления светлых и темных полос на экране оптической установки. 4.11. Поясните физический смысл и методические особенности метода муаровых полос. 4.12. Охарактеризуйте в общих чертах рентгеновский метод определения напряжений, его преимущества и недостатки. 4.13. Расскажите об устройстве и принципе работы механических тензометров. 4.14. Расскажите о методе лаковых покрытий, его особенностях. 5. Порядок выполнения работы 5.1. Под руководством преподавателя обсудить основные методы экспериментального исследования напряженного и деформированного состояний, их физическую сущность, методические особенности, области применения. 5.2. Провести опыт по исследованию напряженного и деформированного состояний с помощью датчиков сопротивления. 5.3. Обработать экспериментальные данные с целью определения главных напряжений и положения главных площадок. 5.4. Оформить отчет о лабораторной работе. 6. Оформление отчета Отчет о выполненной работе оформляется в тетради для лабораторных работ и должен содержать: 6.1. Схему расположения розетки датчиков и результаты тензометрирования с целью исследования напряженного состояния. 6.2. Основные расчетные формулы, методику и результаты вычислений с целью определения главных напряжений и положения главных площадок. 7. Контрольные вопросы для проверки готовности к защите лабораторной работы 7.1. Изложите методику определения главных напряжений и главных площадок с помощью датчиков сопротивления. 7.2. Назовите приборы, использованные в опыте, их основные характеристики. 7.3. Охарактеризуйте различные методы исследования напряженного состояния, укажите их методические особенности и области применения. 8. Лабораторное оборудование 8.1. Машина для испытаний на растяжение. 8.2. Прибор для измерения деформаций типа АИД-2М, ИДЦ-1. 9. Краткие теоретические сведения и методические рекомендации по выполнению лабораторной работы 9.1. Метод измерения деформаций с помощью датчиков сопротивления. Для расчета на прочность необходимо знать напряженное и деформированное состояние в наиболее опасных зонах, а в ряде случаев и для детали в целом. Как правило, напряженное и деформированное состояния определяют расчетным путем. Однако любая методика расчета не в состоянии полностью учесть все особенности сопротивления материала действию внешних нагрузок, особенности нагружения, влияние формы тел, технологии изготовления и т.д. Поэтому для наиболее ответственных и сложных деталей точность расчетов проверяют экспериментальными методами. Большое значение экспериментальные исследования деформирования образцов и деталей имеют для развития методов расчетов на прочность и жесткость. Именно на основе экспериментальных исследований деформаций были сформулированы допущения (гипотезы), позволившие относительно просто получить расчетные формулы для определения напряжений в стержнях при растяжении, кручении и изгибе. Экспериментальные исследования процесса деформирования в настоящее время служат источником новых идей в совершенствовании методов и теории физики твердого тела и механики деформируемых тел. Измерение деформаций в процессе функционирования изделий является, кроме прочего, одним из источников достоверных данных об эксплуатационной нагруженности элементов конструкций. В основе большинства существующих экспериментальных методов исследования напряженного и деформированного состояний элементов конструкций лежит определение упругих деформаций, возникающих при нагружении элементов конструкций. Величины напряжений определяются расчетом по найденным путем прямого эксперимента величинам деформаций. Измерение деформаций можно производить различными методами. Например, с помощью приборов (тензометров), замеряющих расстояние между какими-либо точками образца до и после нагружения, т.е. основанных на механических принципах замера, методом муаровых полос, методом делительных сеток, методом голографической интерференции, поляризационно-оптическим методом, с помощью датчиков сопротивления (тензодатчиков) и т.д. Любой метод измерения деформаций должен обладать достаточной чувствительностью и точностью измерения, а приборы, реализующие этот метод, должны фиксировать деформации и воспроизводить информацию в таком виде, чтобы была обеспечена наглядность счета измеряемой величины и достаточная точность. Подчеркнем, что речь идет об измерении очень малых деформаций. Например, предел пропорциональности сплава АМГ-6 составляет 350 МПа, соответственно область упругих деформаций ограничена деформациями:  .При этом абсолютная деформация участка стержня длиной 10 мм составит 5·10-2 мм. Таким образом, необходимо фиксировать изменения линейных размеров с точностью одной сотой миллиметра и менее. Для замера деформаций в процессе эксплуатации машин и механизмов особенно удобны бесконтактные методы. Большинство бесконтактных методов измерения деформаций основываются на функциональной связи между деформациями и физическими параметрами (емкостью, индуктивностью, сопротивлением и т.п.) материала детали или другого элемента, связанного с деталью. Особенно широкое распространение в настоящее время получили методы, основанные на электрическом принципе, и, в частности, методы исследования деформаций с помощью датчиков сопротивления. Прибор, измеряющий детали электрическим методом, включает воспринимающий элемент (датчик), усилитель и регистрирующий прибор. Приспособление, преобразующее изменение расстояния между точками детали в изменение электрической величины, называется тензодатчиком или датчиком сопротивления, если контролируемым физическим параметром является сопротивление. Датчик сопротивления (легкий, малогабаритный) можно устанавливать в труднодоступных местах, на движущихся деталях машин, кроме этого, появляется возможность одновременно регистрировать показания ряда датчиков в различных точках детали (например, при исследовании планера самолета) или на разных деталях. Датчики сопротивления могут быть, ввиду почти полной безинерционности, использованы для измерения не только статических, но и динамических деформаций (при колебаниях, при распространении волн). Точность измерений с помощью датчиков сопротивления несколько уступает точности механического тензометра с оптическим рычагом, но достаточна не только для технических, но и для научно-исследовательских целей. 9.1.1. Датчик сопротивления. Принцип работы Как известно, сопротивление проволочки длиной ℓ и площадью поперечного сечения F можно определить по формуле:  , (1)где – удельное сопротивление. При растяжении проволочки ее сопротивление изменится на величину  или  .Учитывая, что в действительности имеют место конечные изменения параметров, а так же, что  и  ,изменение электросопротивления может быть записано в виде:  или  . (2)Следовательно,  , (3)где  – коэффициент тензочувствительности проволоки.При упругих деформациях мало, поэтому в короткой проволочке (при малом R) мало изменение электрического сопротивления. С целью увеличения сопротивления (следовательно, и R) датчик изготавливают издлинной проволочки, но укладывают ее в виде зигзагообразных петель, как показано на рис. 1.  Рис.1. Схематический вид проволочного тензодатчика На специальную бумагу 1 укладываются (и приклеиваются) петли проволочки 2, концы привариваются к выводным проводникам 3 существенно большего диаметра, длина петли определяет базу тензодатчика S. Изготавливаются датчики с базой 50, 30, 20, 15, 10, 5, 2,5 и менее миллиметров. Для измерения датчик наклеивается на деталь в том месте, где предполагается измерять деформацию, диаметр проволочки тензодатчиков обычно составляет 15-30 микрон. В уравнении (3) параметр 0 зависит в определенных пределах изменения деформации в основном от физических свойств материала и колеблется в пределах 2-3,5. Например, для константана 0 2,0-2,1, нихрома 0 2,1-2,3, элинвара 0 3,2-3,5. Отметим некоторые требования, предъявляемые техникой эксперимента к элементам датчика. Материал проволочки датчика должен иметь: 1) возможно больший коэффициент тензочувствительности; 2) линейную характеристику по уравнению (2); 3) малый коэффициент термического удельного сопротивления для повышения чувствительности. Эти требования оптимально выполняются для отмеченных выше сплавов. Основание датчика 1 служит для механического крепления (приклеивания) проволочки к детали и для электрической изоляции. В качестве основания применяется специальная бумага (толщиной 0,05 мм), обладающая хорошей гибкостью, механической прочностью, хорошей склеиваемостью, стойкостью при нагревании, нечувствительностью к действию сырости. Важным элементом в процессе изготовления датчика и его крепления к детали является клей, к которому также предъявляются особые требования: прочность, хорошая адгезия (сцепляемость) к материалу проволочки и детали, отсутствие ползучести и гистерезиса, эластичность в диапазоне измеряемых деформаций, стойкость при нагревании, нечувствительность к воздействию сырости. В практике эксперимента нашли применение целлулоидный клей (целлулоид, растворенный в ацетоне) или полимеризующиеся клеи: карбинольный, бакелитовый, бакелитофенольный (БФ-2, БФ-4), кремненитроглифталевый (192-Т) и др. Основное внимание должно быть уделено технологии наклейки, ибо точность измерения тензодатчиками сопротивления в большей степени зависит от качества наклейки датчика на деталь. К примеру, тензодатчик, под которым после наклейки оказался толстый слой клея, допускает меньшую силу тока при измерениях и обнаруживает большую ползучесть. Таким образом, качественно изготовленный и приклеенный датчик фиксирует деформацию детали, а по изменению сопротивления R проволочки датчика определяют деформацию детали. Надо отметить, что петлеобразная укладка проволочки при изготовлении датчика сопротивления существенно изменяет чувствительность не только к продольным, но и к поперечным деформациям. Чувствительность к поперечным деформациям проявляется тем больше, чем относительная доля длины петель больше. Уравнение (3) для датчика можно записать в виде:  ,где x и y – деформации участка детали в направлении осей x и y; и - коэффициенты чувствительности датчика в продольном (вдоль петли) и поперечном направлениях, определяемые путем тарировки. Для малобазных датчиков (S <� 5 мм) величина соизмерима с и параметр при определении деформаций должен приниматься во внимание. С увеличением базы датчика параметр стремится к 0 и для датчиков с S = 20 мм 0, а параметр оказывается пренебрежимо мал. В настоящее время разработано большое число датчиков сопротивления различной формы и размеров, освоена технология их изготовления и практическое применение в зависимости от целей исследования, конструктивных особенностей детали, вида действующей нагрузки и пр. В частности, кроме проволочных широко применяются фольговые датчики, которые изготовляются из металлического листа (фольги) толщиной 0,001-0,02 мм травлением. Эти датчики имеют определенное преимущество перед проволочными, благодаря большей площади контакта с деталью, существенно лучшему режиму теплоотвода и, следовательно, пропускают больший рабочий ток (до 0,5 а), что позволяет в ряде случаев отказаться от усилителя. 9.1.2. Методика измерения деформаций. Методика измерения в первую очередь действующих на деталь нагрузок. Рассмотрим особенности методики определения деформаций при статических или медленно меняющихся нагрузках. Датчик, наклеенный на поверхность детали, включается в измерительный прибор по мостовой схеме (сопротивление R1на рис. 2).  Рис.2. Схема прибора для измерения деформаций с помощью тезодатчика В диагональ моста сd включается индикаторный прибор гальванометр Г, а к точкам моста а и b подается постоянное напряжение (питание моста) U. В исходном ненагруженном состоянии сопротивления R2, R3, R4 подбираются так, чтобы мост был сбалансирован и ток в гальванометре Jг= 0. В соответствии с характеристикой мостовой схемы это условие выполняется, если соблюдается следующее соотношение:  (4)Обычно сопротивление моста подбирают так,  и  , (5)и тогда условие (4) выполняется. Пренебрегая внутренним сопротивлением источника питания и гальванометра, из уравнений Кирхгофа для цепей мостовой схемы можно определить ток Jг, проходящий через гальванометр при несбалансированном мосте:  .При деформации детали сопротивление датчика изменяется на величину Rg и станет равным:  , и тогда с учетом (5) находим: .Из последней формулы следует, что ток, протекающий через гальванометр, пропорционален изменению сопротивления датчика и, следовательно, деформации. Сопротивление датчика может меняться не только вследствие деформирования, но и при изменении температуры. Для исключения влияния температуры на показания прибора в плечо моста аd (см. рис. 2) включается точно такой же датчик R4, что и рабочий. Его называют компенсационный и наклеивают на деформированную пластинку из того же материала, что и деталь. Эта пластинка и деталь должны находиться в одинаковых температурных условиях. Датчик R4 можно также разместить без приклейки на датчик R1, закрыв его теплоизолирующим материалом. При изменении температуры изменение сопротивления датчиков R1 и R4 будет одинаковым и, следовательно, условие балансировки моста (4) нарушаться не будет. Отметим также, что сопротивление тензодатчика при деформировании детали меняется мало. Например, для тензодатчика, имеющего R = 200 Ом (S = 20 мм), измеряющего величину деформации порядка 5·10-6, изменение сопротивления составит всего R = 0,002 Ом. Соответственно мало изменяется и ток. Поэтому прибор, измеряющий деформацию электрическим методом, должен включать усилитель и иметь особую индикаторную аппаратуру. Напряжение разбаланса приходится увеличивать в десятки тысяч раз (105). Выше рассматривалась схема работы прибора, основанная на прямом измерении тока. Существенным недостатком такой схемы является погрешность, возникающая вследствие изменения напряжения питания.  Рис.3. Схема прибора для измерения деформаций с использованием “нулевого” метода отсчета Чтобы избежать этих погрешностей, для измерения статических деформаций, используют более точный “нулевой” метод отсчета, схема которого представлена на рис. 3, где сопротивление RA = RK – сопротивления рабочего и компенсационного датчиков, R2 = R3 составляют измерительный мост с включенным в него регулировочным сопротивлением r. Сигнал, снимаемый с моста, через усилитель 1 подается на индикатор нуля 2. При разбалансе моста вследствие изменения сопротивления RA от механической деформации детали мост снова уравновешивается с помощью переменного сопротивления r так, чтобы стрелка прибора 2 устанавливалась на нуль, а по шкале реохорды сопротивления r производят отсчет n1 до деформации и n2 после деформации. Разность отсчетов n = n2 – n1 в определенном масштабе соответствует деформации детали g, на которой наклеен рабочий датчик,  , (6)где К – коэффициент усиления принятой системы измерения (усилителя). Коэффициент К определяется тарировкой, c = 1/K представляет собой цену деления. Для рассмотренной схемы результаты измерения не зависят ни от стабильности напряжений питания, ни от стабильности коэффициента усиления, поскольку как до нагружения детали (при исходной балансировке моста), так и после нагружения детали (при новой балансировке моста с помощью сопротивления r) напряжение разбаланса U и выходной ток равны нулю. Цену деления c (6) регистрирующего прибора определяют следующим образом. Из датчиков данной серии (обычно 100 штук) произвольно выбирают 3-5 штук и проводят тарировку. С этой целью контрольные датчики наклеивают на пластину или балочку равного сопротивления. Там же устанавливают рычажный тензометр, показания которого считают истинным. Прикладывая нагрузку, фиксируют показания тензометра m и тензодатчика n. Вычисляя деформации по показаниям тензометра, в соответствии с (6) имеем:  .Откуда  ,где Кт и S – коэффициент увеличения и база механического тензометра. 9.1.3. Электронный измеритель деформации АИД-2М с автоматической балансировкой. Автоматический измеритель деформации АИД-2М предназначен для измерения статических и медленно меняющихся деформаций в одной или многих точках с помощью тензодатчиков активного сопротивления. Для измерения деформаций в большом числе точек прибор используется с коммутирующими устройствами. Укажем основные технические данные прибора АИД-2М. 1. Электрическая схема прибора рассчитана на применение проволочных датчиков сопротивления от 50 до 400 Ом и тензочувствительностью от 1,8 до 2,25. 2. Прибор можно применять для измерения относительных деформаций до 10·10-2 относительных единиц. 3. Цена деления прибора равна 1·10-5 (при установке регулятора масштаба прибора в соответствии с чувствительностью применяемых датчиков и их сопротивлением). 4. Порог чувствительности прибора не более 0,2·10-5 относительных единиц. 5. Время прохождения стрелкой всей шкалы – 5 с. Измеритель деформаций АИД-2М представляет собой электронный автоматический уравновешенный мост с питанием измерительной схемы переменным током 50 Гц и напряжением U = 2В. В основу работы автоматического уравновешенного моста положен нулевой метод измерения сопротивления тензодатчиков, обеспечивающий высокую точность показаний прибора. 9.2. Анализ напряженного и деформированного состояний с помощью датчиков сопротивления. Для однородного изотропного материала напряженное и деформированное состояния в точке полностью определяются заданием соответственно трех главных напряжений и положения главных площадок в выбранной системе координат и трех главных деформаций. Причем положения главных осей напряженного и деформированного состояний совпадают. Датчики сопротивления позволяют определять деформации на поверхности деталей, где, как правило, реализуются линейное или плоское напряженные состояния. Если направления главных напряжений, а следовательно, и главных деформаций известно (простое растяжение стержня, стенка тонкостенного цилиндра при его нагружении внутренним давлением), то, располагая тензодатчики так, чтобы направление их базы совпадало с направлением главных напряжений, можно по показаниям прибора баз дополнительных вычислений определить главные деформации 1 и 2, а затем и главные напряжения. По закону Гука для плоского напряженного состояния имеем:  ;  . (7)Откуда  ;  ,где 1 и 2 – главные напряжения. При линейном напряженном состоянии:  .Если же направления главных напряжений и главных деформаций неизвестно, то для определения трех неизвестных (двух главных деформаций и угла, определяющего положение осей в выбранной системе координат) необходимо иметь три уравнения. Покажем, что зная деформации, замеренные в окрестности рассматриваемой точки в трех направлениях, можно определить искомые неизвестные. Рассмотрим плоское напряженное состояние. Нормальное напряжение, действующее по площадке, нормаль к которой составляет угол с направлением наибольшего главного напряжения 1 (рис. 4), определяется по формуле:  (8) Рис. 4. Схема плоского напряженного состояния Линейная деформация в направлении действия нормального напряжения на основании принципа независимости действия сил и формулы (8) будет равна:   .Выпишем окончательный результат:  . (9)Предположим, что замеры деформации с помощью тензодатчиков проводились в направлении осей x, u и y (см. рис. 4). Тогда по формуле (9) имеем:  ; ; .Решая полученную систему уравнений относительно главных деформаций и угла , найдем:  ; . (10)Главные напряжения определяют по формулам (7). Зная главные напряжения, нормальные напряжения на произвольной площадке можно определить по формуле (8). Рассмотрим определение касательных напряжений на произвольной площадке. Положение главных площадок через напряжения на произвольных площадках определяют по формуле:  ,где – угол между нормалью к площадке, по которой действует наибольшее нормальное напряжение x, и нормалью к площадке, по которой действует наибольшее главное напряжение. Отсюда  . (11)По закону Гука для плоского напряженного состояния в произвольных осях имеем:  ;  .Отсюда  ;  . (12)Учитывая (10), получаем:  . (13)Подставляя в (11) формулы (13) и (10), находим:  . (14)Опыт по определению главных деформаций и главных напряжений осуществляется с помощью трех тензодатчиков, образующих так называемую розетку датчиков. Применяются, в основном, розетки двух типов: прямоугольная, у которой два датчика расположены под прямым углом друг к другу, а третий – вдоль биссектрисы прямого угла, т.е. под углом 450 к направлениям первых двух датчиков, и равноугольная, у которой датчики располагаются вдоль осей, составляющих между собой угол 1200. Розетку датчиков наклеивают на поверхности детали в исследуемой зоне и ориентируют ее определенным образом относительно основных геометрических осей конструктивного элемента. Для поверхностей конструктивных элементов, имеющих в исследуемой зоне плавные очертания с большими радиусами кривизны в двух направлениях, можно использовать датчики с большими базами S = 5, 10 и даже 20 мм, так как градиент главных напряжений в этой зоне незначителен. В зонах с резким изменением геометрии используют малобазные константановые, фольговые датчики (тензорезисторы) с базой 1-2 мм, имеющие линейную характеристику до деформаций порядка 10 %, или многоэлементные цепочки, состоящие из близкорасположенных миниатюрных тензорезисторов с базой 0,5-1,0 мм. 9.3. Другие методы исследования напряженного и деформированного состояний. Одним из основных экспериментальных методов теории упругости является поляризационно-оптический метод. В этом методе изучаются модели реальных элементов конструкций, изготовленные из оптически прозрачных материалов (искусственные смолы, органическое стекло и пр.). В основе метода лежит характерный для таких материалов эффект двойного преломления светового луча, возникающий при нагружении модели и являющийся следствием возникновения в ней напряжений. Явление оптической анизотропии (двойное лучепреломление) свойственно большинству кристаллов. Проявляется оно и для ряда прозрачных аморфных материалов, но лишь при их деформировании внешней нагрузкой. К таким материалам, называемым чувствительными, относят стекло, целлулоид и многие пластмассы. Сущность явления двойного лучепреломления заключается в следующем. Нагрузим модель реальной детали, изготовленную из материала, обладающего свойством двойного лучепреломления таким образом, чтобы реализовать плоское напряженное состояние, и поместим ее на пути потока лучей естественного света. В этом случае луч, проходящий через произвольную точку света, окажется разложенным по двум взаимно-перпендикулярным плоскостям – плоскостям поляризации, которые совпадают с направлением главных напряжений в рассматриваемой точке. Схема, поясняющая эффект двойного лучепреломления, показана на рис. 5. Аналогичное преобразование луча естественного потока осуществляется во всех точках модели. Важным обстоятельством является то, что скорости распространения волн двух плоскополяризованных лучей в модели являются различными.  Рис. 5. Схема эффекта двойного лучепреломления Рис. 6. Схема установки для исследования напряженного состояния поляризационно-оптическим методом Отмеченные особенности прохождения светового луча через нагруженную модель детали используют в специальных установках для исследования напряженного состояния. На рис. 6 представлена схема такой установки. Основным прибором установки является полярископ, состоящий их двух элементов (поляроидов): поляризатора П4 и анализатора А6, между которыми и помещается исследуемая модель 5. В качестве поляроидов используются кристаллические пленки, обладающие свойством пропускать свет с колебаниями только водной главной плоскости. Если нет модели 5 на пути света, то световой луч от источника света 1, проходя через конденсатор 2, светофильтр 3 и поляризатор 4, оказывается плоскополяризованным, т.е. его колебания осуществляются только в одной плоскости – главной плоскости поляризатора 1-1 (рис. 6 б). Анализатор А имеет также одну главную плоскость поляризации 2-2, поэтому после прохождения анализатора луч также оказывается плоскополяризованным, но только в главной плоскости анализатора 2-2. Интенсивность плоскополяризованного луча, прошедшего через поляризатор, зависит от интенсивности и угла между главными плоскостями обоих поляризаторов (угла на рис. 6 б). Если главные плоскости 1-1 и 2-2 совпадают ( = 0), то анализатор не препятствует прохождению плоскополяризованного луча после поляризатора и освещенность экрана 7 будет наибольшей: изменяя угол , можно менять освещенность экрана 7. Вращая теперь анализатор вокруг линии хода луча, можем установить главную плоскость 2-2 анализатора перпекдикулярно к главной плоскости 1-1 поляризатора ( = 900) и тогда на экране 7 будет темно. Полярископ в таком положении считается “установленным на темноту”. Если модель 5, установленная между поляризатором 4 и анализатором 6, не нагружена, то луч, проходящий через модель, не изменяется и освещенность на экране не меняется. Так, к примеру, если полярископ был установлен “на темноту”, то на экране будет по-прежнему темно. Если модель нагружена, то в результате двойного лучепреломления луч, проходящий через какую-либо точку модели, раскладывается на составляющие, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, совпадающих с направлениями главных напряжений в этой точке, при этом эти составляющие проходят через модель за разное время и на входе из модели эти лучи находятся в разных фазах или, как говорят, имеют разность хода. С помощью анализа эти два луча сводятся в одну плоскость, в главную плоскость 2-2, но с той же разностью хода, и вследствие интерференции (накладываются две волны с разностью хода) точка экрана 7, соответствующая исследуемой точке модели, оказывается освещенной в той или иной степени. В результате на экране получается полная интерференционная картина модели при ее нагружении, т.е. изображение модели, покрытое системой светлых и темных полос. Разработаны методики, позволяющие определить и численную величину главных напряжений. В заключение отметим, что кроме рассмотренных существует множество других методик исследования напряженного состояния, некоторые из которых рассмотрены в учебной литературе (см., например, Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004, гл. 14). |