Техника - молодёжи 1971-02, страница 7

лиэфирные смолы — делают модель, геометрически подобную натуре. Затем мини-сооружение подвергают силовым воздействиям, подобным тем, что будет испытывать натура. Прозрачный прототип пронизывают пучком света, и перед испытателем возникает-цветомузыка напряжений (1).

Все разновидности метода фотоупругости основаны на одном физическом явлении. Модели, оптически однородные в ненапряженном состоянии, под нагрузкой становятся двоякопреломляющими. Картина двойного лучепреломления становится видимой, если использовать не обычный, а поляризованный свет. Вот почему прототип обязательно помещают между поляризаторами — они-то и дают на экране прибора чередование цветных полос. Чем больше нагрузка, тем полос больше. Оттенки чередуются не как попало, а в одном и том же неизменном порядке. Эта определенность и позволяет экспериментаторам составить шкалу соответствий между цветами и величинами внутренних напряжений. А пересчет их для натуры ведут

цветовую картину. А экспериментаторы очень и очень заинтересованы, чтобы давить на хрупкий прототип приходилось как можно меньше. Слишком большая нагрузка может вызвать нежелательную деформацию, которая исказит напряженное состояние модели (2).

Наделить пластмассы и смолы хорошей оптической активностью — задача не из простых. Есть над чем поколдовать химикам. И они хорошо справились с работой по созданию целой гаммы подходящих соединений. У конструкторов и проектировщиков теперь есть богатая палитра материалов со свойством цветового «самовыражения». Соединяя в одной модели части из разнородных пластмасс, можно определить степень прочности многосложного сооружения из металла, бетона, кирпича.

Методом фотоупругости чаще всего обследуют плоские элементы конструкций. Но он позволяет оценить состояние и трехмерных объектов. Делают это, «замораживая» напряжения в объемной модели и разрезая ее на отдель-

Г/

к;*

2.

НАПРЯЖЕНИИ

по правилам хорошо разработанной теории подобия.

Вернемся еще раз к физическому истоку метода — оптической активности особого класса высокомолекулярных смол и пластмасс. Такого рода свойство у разных материалов выражено в (неодинаковой степени. Чем выше оптическая активность, тем меньшее усилие нужно приложить к модели, чтобы получить четкую

ные пластины. Способ «замораживания» довольно прост и вовсе не требует низких температур. Модель лишь нагревают под нагрузкой, а затем медленно охлаждают до прежнего уровня. После такой термической обработки внешнюю нагрузку можно снять: внутренние напряжения в модели на какой-то срок останутся неизменными. Теперь прототип будущего сооружения можно разре

зать на ломтики, как головку сыра, и рассматривать каждый срез в отдельности через полярископ.

Жанров в цветомузыке сопромата гораздо больше, чем может показаться на первый взгляд. Например, радугу напряжений получают не только на модели, но и на самой натуре. На поверхность изделия наносят двоякопрелом-ляющий слой оптически активной смолы и наблюдают игру оттенков уже не в проходящем, а в отраженном свете. А на одной из приведенных здесь иллюстраций показана туго натянутая пленка, на которую надавили рукой. Напряжения сконцентрировались под пальцами и ладонью — это четко видно по цветовому отпечатку (3).

Прозрачные модели испытывают при самых разных условиях нагружения: сжатии, растяжении, изгибе и даже знакопеременных нагрузках с большой частотой изменения.

Через лаборатории фотоупругости проходят модели плотин крупнейших гидроэлектростанций, подземных штреков, гидравлических прессов-гигантов, подъемных кранов, не говоря уже о великом множестве отдельных, наиболее ответственных деталей машин. «Художественный цех» сопромата отвечает в первую очередь за прочность и безотказность конструкций, за увеличение срока их службы и, конечно же за экономию стали, цветных металлов, бетона. Ведь правильный выбор формы деталей не только повышает надежность изделия, но и делает его более легким, компактным. Самые выигрышные проектно-коиструкторские решения, оптимальность — вот девиз цветного сопромата.

з.

ИИЙМ*