Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к области измерения деформации объектов. Изобретение позволяет повысить точность определения границ очага деформации диффузно отражающих объектов. При данном способе объект устанавливают в голографический интерферометр, записывают голограмму объекта до деформирования, восстанавливают голограмму, деформируют объект, наблюдают интерференционную картину в реальном времени и одновременно изменяют положение объекта до тех пор, пока частота и ориентации интерференционных полос не станет оптимальной для установления зоны пластических деформаций и определения ее размеров. Размеры очага деформации определяют по области, в которой нарушается регулярность интерференционных полос.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к определению формы очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов.

Известен способ определения очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов, при котором объект подвергают воздействию ультразвука, осуществляют одну экспозицию на регистрирующую среду с продолжительностью значительно большей периода колебаний, восстанавливают голограмму и регистрируют интерференционную картину, по которой определяют очаг деформации [Кудрин А.Б., Бахтин В.Г. Прикладная голография (исследование процессов деформации металлов).- М.: Металлургия, 1988. С. 197- 198].

Недостатком такого способа является невысокая точность измерений, связанная с тем, что при определении границы очага деформации по огибающей его полосе точность зависит от шага интерференционных полос и характера деформированного состояния объекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является способ определения очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов, согласно которому освещают объект пучком когерентного монохроматического излучения, записывают изображение объекта на голограмму до деформирования, восстанавливают полученную голограмму световым излучением, деформируют объект, по полученной интерференционной картине в реальном времени определяют очаг деформации [Островский Ю.И., Щепинов В.П., Яковлев В.В. Голографические интерференционные методы измерения деформаций. - М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1988. С. 161-162 (прототип)].

Однако известный способ имеет следующий недостаток - невысокая точность определения границ очага деформации на поверхности диффузно отражающих объектов, которая зависит от характера деформированного состояния объекта и вида нагружения.

Целью предложенного способа является повышение точности определения границ очага деформации путем обеспечения возможности определения очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта и любом виде нагружения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения очага деформации, заключающемся в освещении объекта пучком когерентного монохроматического излучения, записи изображения объекта на голограмму до деформирования, восстановлении полученной голограммы световым излучением, деформировании объекта, определении очага деформации по полученной интерференционной картине в реальном времени, согласно изобретению после деформирования объекта изменяют положение объекта, добиваясь необходимой частоты и ориентации интерференционных полос.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что границы очага деформации определяются по интерференционной картине, полученной в результате деформирования объекта и контролируемого изменения положения объекта, что позволяет повысить точность измерений размеров очага деформации при произвольном характере деформированного состояния объекта и любом виде нагружения.

Контролируемое изменение положения объекта (поворот, наклон, поступательное смещение объекта) обеспечивает необходимое количество и наклон интерференционных полос, используемых для очерчивания границы очага деформации.

Способ осуществляется следующим образом.

Объект устанавливают в голографический интерферометр, реализующий двухлучевую оптическую схему голографирования с внеосевым опорным пучком Лейта-Упатниекса. Освещают поверхность объекта пучком когерентного излучения и записывают на фотопластину голограмму поверхности исследуемого объекта. Объект деформируют, после чего восстанавливают голограмму объекта. Затем, наблюдая за интерференционной картиной в реальном времени, изменяют положение объекта, добиваясь необходимой частоты и ориентации интерференционных полос для более точного определения границ очага деформации. По характерному изменению ориентации и шага полос определяют очаг деформации.

Интерференционная картина получается в результате деформирования объекта и изменения положения объекта. Размер очага деформации определяется по участку на объекте, в котором нарушается регулярность интерференционных полос, либо они отсутствуют. Изменяя положение объекта, формируют регулярную интерференционную картину необходимой ориентации и частоты на поверхности объекта. Граница очага деформации определяется по границе исчезновения системы интерференционных полос и (-или) нарушения регулярности полос. Точность измерения не зависит от направления наблюдения и характера деформированного состояния, вызванного любым видом нагружения, и определяется частотой и ориентацией регулярной системы полос, которая не зависит от условий деформирования и которую можно изменять в широких пределах.

Пример Определялся размер очага деформации, так называемого эффективного пластического следа, возникающего от воздействия взрывной обработки (B₃O). Исследовалась пластина, изготовленная из стали Ст3сп, с размерами 100х100х10 мм, с диффузно отражающей поверхностью (подвергалась пескоструйной обработке). Объект закрепляли в съемной части держателя, в которой выполнены три V-образных паза, угол между которыми составляет 120^o. В основание держателя частично впрессованы три стальных шарика, угол между которыми также составляет 120^o. Съемная часть с объектом ставится на основание держателя пазами на шарики. Этим обеспечивается прецизионный возврат объекта на прежнее место. Основание держателя в свою очередь закреплена на столике, который предназначен для поступательного передвижения в двух направлениях, поворота и наклона установленного на нем основания держателя с объектом. Техническая характеристика столика следующая: диапазон линейных перемещений 10 мм с ценой деления 0,01 мм; диапазон угловых перемещений вокруг вертикальной оси 360^o с ценой деления 4''; для наклона - число угловых перемещений 2, диапазон перемещений 3^o, цена деления 10''. Объект освещали пучком когерентного излучения от аргонового лазера фирмы "Lexel" (США) и производили экспозицию на фотопластину типа ВРЭ по схеме Лейта-Упатниекса. Фотопластину подвергали фотохимической обработке. Далее объект-пластину со съемной частью держателя удаляли с места экспонирования и подвергали B₃O в полевых условиях с использованием детонирующего шнура (ДШ). При этом на обе поверхности объекта исследования - пластины накладывали две шлифованные пластины таким образом, чтобы верхние границы трех пластин, к которым накладывается ДШ, лежали в одной плоскости. В целях предохранения поверхностей объекта от прогорания вследствие воздействия отходов взрыва, между объектом-пластиной и двумя дополнительными пластинами прокладывали два листа тонкой фольги. Дополнительные пластины к объекту прижимали с помощью струбцины. После этого объект съемной частью держателя устанавливали на песок, накладывали ДШ и подвергали B₃O. После B₃O объект и обработанную пластину (голограмму) устанавливали в первоначальное положение в схеме голографирования. Интерференционные полосы в области очага деформации отсутствовали. По-видимому, это обусловлено тем, что в этой зоне величина перемещений превышает диапазон измеряемых методом голографической интерферометрии перемещений и изменяется микроструктура материала. В остальной части поверхности объекта при переходе в правую сторону (относительно наблюдателя) полосы постепенно исчезали, что объясняется выходом этой половины объекта из зоны чувствительности метода в результате смещения его как жесткого целого. Появления интерференционных полос по всей поверхности объекта добивались изменением его положения с использованием столика. Изменяя положение объекта, добивались максимально возможной частоты и оптимальной ориентации относительно очага деформации интерференционных полос. По интерференционной картине было установлено, что очаг деформации - эффективный пластический след имеет форму сегмента, у которого длина хорды равна 26 мм, высота - 11,5 мм.

Формула изобретения

Способ определения очага деформации диффузно отражающих объектов, заключающийся в том, что освещают объект пучком когерентного излучения, записывают голограмму объекта до деформирования, восстанавливают голограмму, деформируют объект, наблюдают интерференционную картину в реальном времени, по которой определяют очаг деформации, отличающийся тем, что после деформирования изменяют положение объекта, добиваясь необходимой частоты и ориентации интерференционных полос.