10.3. Проведення досліду

1. Установлюють вимірювальні прилади для вимірювання кутів повороту (дзеркальний прилад) і стріли прогину (індикатор годинникового типу).

2. Балку навантажують силою, F = 25 кН (2500 кг), знімають перші відліки за всіма вимірювальними приладами і надалі роблять завантаження ступенями по 25 кН (2500 кг) до величини 2∙F =75 кН (7500 кг), записуючи відліки на вимірювальних приладах у журнал спостережень при кожному ступені навантаження.

3. Потім балку розвантажують до початкового навантаження F = 25 кН (2500 кг) і перевіряють показання на приладах. У випадку значного розходження контрольних відліків із початковими дослід повторюють.

10.4. Опрацювання результатів випробовувань. Висновки

Опрацювання результатів випробовувань зводиться до визначення збільшень іза результатами відліків за індикатором годинникового типу і дзеркальним приладом.

Визначають середні збільшення і.

Кут повороту перерізу на опорі В , де п – кількість ступенів навантаження; L_B – відстань від шкали до дзеркала на опорі В:

Стріла прогину балки , деf_тр – прогин траверси.

Дослідні значення стріли прогину і кутів повороту порівнюють із теоретичними.

Лабораторна робота №11

ПОЛЯРИЗАЦІЙНО-ОПТИЧНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНЬ

Мета роботи: ознайомитися з основами поляризаційно-оптичного методу дослідження напружень на прикладі вивчення характеру розподілу напружень по висоті перерізу балки прямокутного поперечного перерізу при чистому згині.

11.1. Основні положення методу

Дослідження проводять на моделях, виготовлених з оптично активного матеріалу. Властивість оптичної активності полягає в тому, що цей матеріал у напруженому стані пропускає світло тільки в площинах поляризації, напрямки яких у кожній точці тіла збігаються з напрямками головних напружень.

Якщо модель знаходиться в плоскому напруженому стані, значення напружень по товщині не змінюються й світло зможе проходити в напрямку, перпендикулярному до пластини. Швидкість проходження залежить від значень напружень, і за рахунок цього сигнали, які йдуть у двох взаємно перпендикулярних площинах, одержують деяку різницю ходу δ, пропорційну різниці головних напружень (σ₁ – σ₂) та товщині моделі b.

Принципова схема установки для дослідження напружень поляризаційно-оптичним методом (полярископа) показана на рисунку 11.1. Світло, яке випромінюється джерелом світла S, проходить через фільтр Ф (для одержання монохроматичного світла) і конденсорну лінзу К, що перетворить його в паралельний пучок променів А. Поляризатор П₁ пропускає тільки промені, коливання яких відбуваються в строго визначеній площині поляризації; на рисунку 11.1 – це вертикальна площина. Після поляризатора промінь світла S стає плоскополяризованим із вертикальним напрямком поляризації. Напружений зразок М пропускає світло тільки в площинах поляризації, що збігається за напрямом з напрямками головних напружень. Плоско поляризований промінь розкладеться на дві взаємно перпендикулярні складові. Швидкість проходження світла через зразок у кожній із площин поляризації пропорційна відповідному головному напруженню, і після зразка два складові промені I∙cosα і I∙sinα будуть зміщені по фазі й одержать різницю ходу δ, пропорційну різниці головних напружень σ₁ – σ₂ та товщині моделі b. Далі промінь проходить другий полярископ (аналізатор) П₂, площина поляризації якого перпендикулярна до площини поляризації поляризатора П₁. На виході з аналізатора маємо дві складові променя – а і b, поляризовані в одній площині Г. Ці складові мають попередню різницю ходу δ й інтерферують одна з одною. На екрані Е виникає два типи інтерференційних смуг; ізоклини та ізохроми. Перші являють собою лінії, дотичні до яких збігаються з напрямком головних напружень, другі – лінії, утворені точками з однаковим значенням різниці головних напружень (σ₁ – σ₂). Оскільки , це буде одночасно геометричне місце точок з однаковим значенням максимальних дотичних напружень. Поступово навантажуючи зразок, можна спостерігати послідовне виникнення нових смуг. Порядковий номер смуги п називається її порядком.

Рис. 11.1. Принципова схема установки полярископа

Основна розрахункова залежність оптичного методу виражається формулою

, (11.1)

де п – порядок смуги; k – оптична постійна матеріалу; b – товщина моделі. Фізичний зміст оптичної постійної матеріалу k – це подвоєне значення максимального дотичного напруження (або різниця головних напружень σ₁ – σ₂, необхідна для зміни порядку смуги) на одиницю в зразку одиничної товщини.