7193935516

XII KONFERENCJA ODLEWNICZA TECHNICAL 2010

OCENA POZIOMU NAPRĘŻEŃ NA POWIERZCHNI BADANEGO ELEMENTU METODĄ ELASTOOPTYCZNĄ

otworu (rys. 1 f). Koncentracja naprężeń wystąpi w rejonie promieni naroży otworu. Różnica wystąpi w wielkości i rozkładzie sił normalnych N, które równoważą działanie sił gnących w tym rejonie.

Jeśli rozpatruje się sprężysty materiał płyty i otwory o niezbyt dużym promieniu, to stosunek największego naprężenia do normalnego nie zależy od bezwzględnej wielkości naprężenia nominalnego, ani od materiału. W otoczeniu małego otworu następuje szybki wzrost naprężeń, ale na stosunkowo małym obszarze. Jednakże w niewielkiej odległości od otworu naprężenia szybko się wyrównują. Ta właściwość uzależniona jest od kształtu otworu, który może być kołowy, kwadratowy czy prostokątny (rys. 2). Na wzrost naprężeń w sąsiedztwie otworu wpływa tylko ta część konturu otworu, która znajduje się w strefie wysokich naprężeń. Nie wpływa natomiast kształt powłoki, jeśli otwór znajduje się w dostatecznej odległości od krawędzi.

Rys. 2. Przykładowy rozkład naprężeń na krawędzi otworu kołowego i eliptycznego w rozciąganym płaskowniku.

3. Przykłady szybkiej oceny poziomu naprężeń na powierzchni badanego elementu, oklejonego powłoką elastooptyczną

Metoda polega na przyklejaniu kształtowej lub płaskiej skorupy z przeźroczystej żywicy na badaną powierzchnię przy użyciu epoksydowego kleju odblaskowego (z pyłem Al.) Analiza naprężeń możliwa jest po czasie niezbędnym do utwardzenia kleju, co następuje w zależności od temperatury, po kilkunastu godzinach. Przygotowanie powierzchni polega na usunięciu zabrudzenia i jej odtłuszczeniu. Nie jest wymagane szlifowanie powierzchni, ponieważ występujące nierówności dobrze wypełnia klej. Pomiar polega na przewierceniu naklejonej warstwy i nawierceniu badanej powierzchni do głębokości równej średnicy wiertła. Za najkorzystniejsze uważa się otwory o średnicach 2 do 6 mm. Wówczas elastooptyczne efekty powstałe w sąsiedztwie nawierconego otworu obserwuje się i rejestruje przez filtr polaryzacyjny sprzężony z ćwierćfalówką i cyfrowym aparatem fotograficznym przy korzystnych warunkach oświetleniowych. W takim układzie występują barwne izochromy o kształcie wynikającym ze stanu naprężenia wywołanego przerwaniem ciągłości badanej naprężonej powierzchni.

Należy zwrócić uwagę, że nawiercony otwór stanowi pewną nieciągłość materiału, wokół której powstaje spiętrzenie naprężeń, wywołane zmianą przebiegu linii sił. Właśnie to lokalne zaburzenie uwidocznione jest metodą elastooptyczną.

Na podstawie analizy powstałego obrazu izochrom dla płaskiego stanu odkształcenia można stosunkowo szybko określić:

•    kierunek większego naprężenia głównego,

•    wzrastający lub malejący gradient naprężeń,

129