Введение к работе
Актуальность проблемы.На современном этапе развития науки и техники большое внимание уделяется развитию новых, более точных и универсальных методов расчета контактирующих деталей на прочность. В основе прочностных расчетов лежит исследование напряженно-деформированного состояния объекта.
Несмотря на большие возможности аналитических и численных способов не теряют актуальности и экспериментальные методы. Эксперимент незаменим при оценке результатов численных и аналитических исследований, а в некоторых случаях, при решении наиболее сложных задач он часто является единственно возможным.
К наиболее распространенным экспериментальным методам исследования контактных напряжений относятся интерференционно-оптические методы . В механике деформируемого тела основное развитие среди них получили два экспериментальных метода - метод фотоупру-гости и метод интерферометрии.
Избавиться от многих трудностей, связанных с использованием классической интерферометрии, помогло появление высококогерентных источников света - лазеров. Использование лазеров привело к развитию новых, голографических методов регистрации информации. Метод , объединивший такие экспериментальные методы как фотоупругость, голография и голографичеекая интерферометрия, получил название метода голографической фотоупругости. Практическое применение данного метода к исследованию пространственных задач сдерживается рядом объективных причин:
сложность интерпретации оптических явлений при СКВ08НОМ просвечивании оптически неоднородных анизотропных сред;
сложность раздельного получения интерференционных картин
- *-
изохром и изодром для отдельного слоя модели ;
- отсутствие надежных способов разделения напряжений в объем
ных задачах фотомеханики.
Цель работы. Развитие и совершенствование метода голографической фотоупругости для его практического применения к исследованию пространственных контактных задач теории упругости. Работа проводилась по следующим направлениям:
разработка экспериментальной методики определения компонентов тенаора напряжений в случае объемного напряженного состояния с использованием данных метода голографической фотоупругости в варианте способа составных моделей.
решение контактных пространственных задач теории упругости с использованием предлагаемой методики.
Научная новизна. Предложена схема голографической фотоупругости в варианте метода составных моделей , получены для этого за-рианта оптико-механические зависимости, описывающие оптические явления в объемных составных моделях .
Предложена и реализована на практике экспериментальная методика определения напряжений, в которой совместно используются экспериментальные результаты методов голографической интерферометрии и фотоупругости.
Методика исследований. Основана на использовании закона прохождения поляризованного света через неоднородную анизотропную среду в линейном приближении,в варианте метода составных моделей с использованием вклеек из разных оптически чувствительных материалов.
Достоверность предлагаемых методик проверялась при решении тестовых задач и сравнении получаемых экспериментальных результатов с теоретическими решениями, полученными по теории Герца-Беляе-
ва.
~s~
Практическая ценность получаемых результатов заключается в создании метода определения напряжений в случае объемного напряженного состояния, расширении возможностей практического применения метода голографической фотоупругости для исследования пространственных контактных задач теории упругости.
Реализация исследований. Разработанная методика исследования пространственных контактных задач теории упругости использовалась для исследования напряженного состояния рельса при его контактном взаимодействии с вагонным колесом при выполнении двух научно исследовательских тем и наила применение в лаборатории " Прочность" СТАНС.
На ващіту выносятся: способ голографической фотоупругоегя для исследования пространственных задач методом составных моделей, методика определения компонентов тензора напряжений в случае объемного напряженного состояния, экспериментальное решение пространственных контактных задач теории упругости.
Апробация работы. Результаты докладывались на научно-практической конференции "Проблемы химико-лесного комплекса" (Красноярск, 1995 г.), на Межвузовской научней конференции "Материалы, технологии, конструкции" (Красноярск, 1955 г.,1996 г.), на научно-практической конференции "Проблемы химико-лесного комплекса" (Красноярск, 1996 г.).
Публикация. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ. Результаты приведены в двух научных отчетах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех разделов и заключения. Общий обьем диссертации 143 страницы , в том числе 54 рисунка, 11 таблиц и список литературы , включающий 117 наименований.