Читать онлайн «Остаточные напряжения в деформируемых твердых телах»

ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ДЕФОРМИРУЕМЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ Г. Н. ЧЕРНЫШЕВ А. Л. ПОПОВ В. М. КОЗИНЦЕВ И. И. ПОНОМАРЕВ Глава 1 МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ, СВЯЗАННЫЕ С НИМИ Предложенные в этой главе методы измерения отличаются тем, что остаточные напряжения определяются с помощью измерения перемещений, а не деформаций возмущенного отверстием или проточкой напряженно-деформированного состояния. Измерительный инструмент—лазерная интерферометрия. Если раньше и измеряли перемещения, то по ним сначала строили деформации, и только потом определяли измеряемые напряжения. При такой операции происходила существенная потеря точности и сильно возрастала трудоемкость работы. Поэтому авторы отказались от такого способа и разработали свой метод определения измеряемых напряжений непосредственно по измеренным перемещениям возмущенного напряженно-деформированного состояния [3, 5, 6, 42]. В этой главе приведены результаты аналитических исследований и расчетов, необходимые для создания этого метода измерения, а также описаны измерительные системы, созданные авторами и их коллегами по работе. При их разработке и создании использован более чем двадцатилетний опыт исследований и измерительной работы целого коллектива ученых из Института проблем механики РАН и их коллег из других организаций России, а также Украины, Венгрии и других стран. § 1. 1. Проявление остаточных напряжений зондирующим отверстием. Основные гипотезы. Эталонные задачи В измерительной практике широко используется способ проявления напряжений, «замороженных» в теле, при помощи создания малого несквозного отверстия, когда в окрестности отверстия создается локальное возмущенное деформированное состояние. По измерению параметров этого состояния и судят об исходных напряжениях в теле. Существует несколько методов измерения параметров возмущенного деформированного состояния тела. Наиболее распространенным является метод измерения деформаций тензодатчиками. Среди других следует отметить методы на основе интерферограмм перемещений поверхности, оптических датчиков и оптически чувствительных покрытий, лаковых покрытий и т. д. , о преимуществах и недостатках некоторых из них будет сказано ниже. Для пересчета измеренных деформаций или перемещений в напряжения, существовавшие до высверливания отверстия необходима методика, основанная на решениях ряда задач о возмущенных напряженно-деформированных состояниях в зоне отверстий при единичных остаточных напряжениях. О постановке этих задач и об их решениях речь пойдет в гл. 4. Здесь же будут приведены только те результаты этих решений, которые необходимы для создания данной методики. Рассмотрим характерную для одной из гипотез, на которых базируется методика расчета остаточных напряжений, зависимость остаточного напряжения а в виде а = а° + аЧ\ - Izlh), (1) где первое слагаемое о представляет постоянную составляющую остаточного напряжения, «замороженного» в теле, второе—составляющую, переменную по глубине отверстия; z—координата, отсчитываемая в глубь тела по нормали к его поверхности, h—глубина зондирующего отверстия; коэффициент 2 при линейном слагаемом отражает интегральную по глубине отверстия самоуравновешенность этого слагаемого (рис. 1. 1. ) Рис. 1. 1 Такую зависимость вполне можно допустить до определенной, часто небольшой, глубины зондирующего отверстия.