Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.Y.1972 65034 KI. 42 k, 45/02 MKP G 01 n 3/10 Twórca wynalazku: Roman Stefan Daroszkiewicz Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Podstawowych Problemów Techniki), Warszawa (Polska) Elastooptyczny sposób badania naprezen w elementach plaskich o krzywoliniowych brzegach, oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest elastooptyczny spo¬ sób badania naprezen w elementach plaskich o krzy¬ woliniowych brzegach, oraz urzadzenie do stosowa¬ nia tego sposobu, majace szczególne zastosowanie przy rozwiazywaliiu zagadnien elastooptycznego ksztaltowania wytrzymalosciowego (przy badaniu rozkladu naprezen w modelach obciazonych tak, ze odwzorowany jest stan rzeczywisty badanego obiektu).Dotychczas rozklad naprezen w modelach obcia¬ zonych badano przy pomocy metod takich jak me¬ toda tensometryczna, lub metoda hydrauliczna albo tez elastooptyczna. Metoda tensometryczma polega na umieszczaniu czujników tensometrycznych w wy¬ branych punktach badanej konstrukcji. Otrzymuje sie rozklad naprezen w wybranych punktach.Metoda hydrauliczna jest metoda pozwalajaca otrzymac obraz naprezen na calej powierzchni, a nie tylko w punktach charakterystycznych. Obie wspo¬ mniane metody sa od dawna znane.Nowsza metoda jest metoda elastooptyczna, w któ¬ rej dotychczas poslugiwano sie glównie metoda ra¬ strów. Badany model, oswietlony swiatlem spolary¬ zowanym byl obciazony. Na badanym modelu umieszczone byly rastry, tzn. bardzo geste siatki.Pod wplywem przylozonego obciazenia model oraz rastry ulegly odksztalceniu. Obserwacja i fotogra¬ fowanie odksztalconych siatek pozwalaly na wnio¬ skowanie o rodzaju naprezen i ich rozkladzie. Me¬ toda rastrów pozwala jedmaik otrzymac tylko obraz 10 15 20 25 30 duzych odksztalcen, natomiast male sa niewykry- walne.Celem wynalazku jest opracowanie elastooptycz¬ nego sposobu badania naprezen w obciazonych rów¬ nomiernie plaskich modelach o krzywoliniowych brzegach, który to sposób bedzie pozwalal na nie¬ niszczace badania modelu, i na otrzymanie obrazu naprezen na calej powierzchni przy mozliwosci otrzymania obrazu nie tylko duzych ale i malych naprezen.Sposób badania polegajacy na przylozeniu równo¬ miernego obciazenia do wybranych scian modelu badanej konstrukcji a nastepnie oswietleniu mo¬ delu swiatlem spolaryzowanymi i sfotografowaniu elastooptycznych naprezen w modelu, jako istotna ceche ma to, ze modele wykonane z materialów o wysokiej czulosci elastooptycznej obciaza sie pneu¬ matycznie.Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wy¬ nalazku sklada sie z uchwytu modelu oraz z gumo-* wyeh balonów stykajacych sie z tymi powierzchnia¬ mi m|odelu, które sa obciazane. Balony polaazone sa przewodami z pompa tlokowa z zaworem zwrot¬ nym. Do przewodów dolaczony jest manometr.Stosowane cisnienia pneumatyczne sa okolo sto¬ krotnie nizsze od sfcosowanyioh cisnien w urzadze¬ niach hydraulicznych. Dzieki temu urzadzenie jest latwiejsze do wykonania i mniej kosztowne.Stosujac sposób wedlug wynalazku mozna ustalic najkorzystniejszy pódl wzgledem wytrzymaloscio- 650343 65034 4 wym i ekonomicznym ksztalt plaskiego elementu lub konstrukcji obciazonych równomiernie na brze¬ gach. Moze on znalezc zastosowanie wszedzie, gdzie stosuje sie elastooptyczne metody wyznaczania sta¬ nu naprezen.Istota wynalazku zostanie ponizej objasniona z wykorzystaniem rysunku przedstawiajacego sche¬ mat przykladowo wykonanego urzadzenia do sto¬ sowania sposobu wedlug wynalazku. Urzadzenie przykladowo wykonane sluzy do ksztaltowania przekroju „poziomego" zapory filarowej.Plaski model 8, wykonany z materialu o wysokiej czulosci. ©lastooptycznej, przykladowo z gumo-po- dobnegp,elastooptycznego materialu sprezystego, jest umieszczony miedzy ciwoma plytkami ze szkla orga¬ nicznego. Plytki te zabezpieczaja model przed wy- boozeniSSfh^^e wzgledu na mala jego sztywnosc.Dolna,, czesc brzegu modelu dotyka do jednego lub dwóch baloników 6 wykonanych z bardzo cienkiej gumy i poddanych cisnieniu powietrza do 3 kG/cm2.Maja one za zadanie dostarczyc równomiernie roz¬ lozone obciazenie na te czesci modelu 8, które w rze¬ czywistosci, w badanym obiekcie sa takze obcia¬ zone. Do modelu 8 przylegaja dwie zasuwy 7 ogra¬ niczajace strefe dzialania obciazenia. Górny brzeg modelu oparty jest na poziomej poprzeczce 9, której polozenie mozna zmieniac przy pomocy dwóch srub skrzydelkowych.Balonik 6 polaczony jest przewodami 2 z pompa tlokowa 1 zaopatrzona w zawór zwrotny 3. Dla po¬ miaru cisnienia powietrza tloczonego do balonika 6, dolaczony jest do przewodów manometr 10, któ¬ rego wskazania kontrolowane sa przez dynamometr elastooptyczny 5. Dynamometr 5 wykonany jest z tego samego materialu co i model 8. Bezposrednio za pompa tlokowa 1 umieszczony jest zbiornik, przykladowo o pojemnosci 1 litra, który powoduje, ze cisnienie w baloniku narasta w czasie pompowa¬ nia w sposób ciagly i dzieki temu proces obciazania modelu 8 pozbawiony jest gwaltownych skoków.Sposób bedacy przedmiotem wynalazku bedzie wyjasniany w oparciu o przykladowo wykonane badanie majace na celu wyznaczenie najbardziej racjonalnego obrysu przekroju poziomego zapory filarowej. Do badania tego stosowano' powyzej opi¬ sane urzadzenie wedlug wynalazku.Jako wyjsciowy przyjeto obrys przekroju po¬ ziomego zapory zaproponowany przez projektantów. 5 Równomierne obciazenie brzegu odwodnego (dol¬ nego) modelu zapory kazdorazowo uzyskiwano przy pomocy opisanego urzadzenia pneumatycznego we¬ dlug wynalazku. Obciazony model oswietlano swia¬ tlem spolaryzowanym i obserwowano obraz napre- 10 zen w polaryskopie. Obrazy izochrom otrzymano fotografujac model w swietle spolaryzowanym ko¬ lowo, a Obraz izoklin — w swietle spolaryzowanym liniowo'. Nastepnie na podstawie izochrom sporza¬ dzono wykresy naprezen brzegowych, a na podsta¬ wie izokLin — wykresy trajektorii naprezen glów¬ nych.Otrzymane tym sposobem wykresy naprezen pod¬ dawane sa dalszej analizie, sposobami klasycznymi, w celu okreslenia, w której czesci badanego modelu wystepuja naprezenia rozciagajace, w której sciska¬ jace, nastepnie okresla sie ich wielkosci i stad wyciaga sie wnioski, czy analizowana, zaprojekto¬ wana konstrukcja ma zapewnione warunki bezpie¬ czenstwa. 25 PL