Теневой оптический метод каустик – метод исследований напряжений и деформаций, страница 18

упругие волны отражаются и могут затем снова взаимодействовать с кончиком трещины и влиять на величину коэффициента интенсивности напряжении. Этот процесс иллюстрирует рис. 9.46, на котором показана теневая картина быстро движущейся трещины {со скоростью 1000 м/с) в образце из высокопрочной стали. Эта картина фотографировалась в отраженном свете при го>0. Кроме теневой картины у копчика трещины па этом рисунке видно образование упругих волн при движении трещины, отражение -лих волн па границах образца п последующее взаимодействие отраженных ноли с кончиком трещины.

Рис. 9.45. Зависимость КПП от времени поело пст;пкики трещины для оП-рачца типа ДКЬ при ппгруженпи клином.

Результаты наблюдений суммированы па рис. 9.47. Они показывают, что динамические эффекты влияют па процесс остановки трещины. Поэтому в принципе такие эффекты необходимо учитывать при измерении вязкости остановки трещины /vi,,. Статический анализ может дать конкретные результаты, если скорость движения трещины до остановки достаточно мала.

Поле напряжений в образце при ударе снаряда

Рассмотрим результаты исследования напряжении в образце, динамически нагруженном ударом снаряда (см. также [35]) с помощью нагружающего устройства, показанного на

рис. 9.48. Снаряд ударяет по образцу, длина которого вдвое больше длины снаряда. Как снаряд, так н образец изготовлены из одного н того же материала— аралдита В. В процессе удара образуется волна сжатия, которая движется в образце, создавая ноле сжимающих напряжений. На свободном конце образца волна сжатия отражается, образуя волну растяжения. Аналогичный процесс происходит и н снаряде. Волна сжатия образуется в снаряде, движется назад и отражается от его сво-

Рис. 9.46. Фотография теневой оптической кпртины для быстро движущейся трещины гз образце из гшсокопрочнон стали (фотографировалось мнимое ичображеипе при отражении).

бодного конца. Две волны растяжения, пройдя одинаковые расстояния, встречаются н средней части образца и создают здесь зону растягивающих напряжений, которая затем распространяется на весь образец. При последующем отражении волн вновь возникают сжимающие напряжения н процесс повторяется.

История напряженного состояния образца видна на теневой оптической картине с использованием ряда малых отверстий,

Рис. 9.47. Диаграмма остановки трещины, I— время после остановки трещины; /С — коэффициент интенсивности напряжении; а₀—длина трещины.

высверленных в образце. Вокруг отверстий происходит концентрация напряжений, что регистрируется с помощью теневых картин в проходящем свете при 2о<0. В соответствии с результатами разд. 9.2 (рис. 9.8) поле растягивающих напряжений образует теневую картину с линией пересечения каустик в направлении приложенных напряжений, тогда как в случае поля сжимающих напряжений линия пересечения ориентирована перпендикулярно направлению напряжений (рис. 9.49). Кроме того, размер каустики является мерой величины напряжения.

Па рис. 9.50 воспроизведена серия из 24 теневых оптических картин для ряда отверстий диаметром 1 мм, расположенных бд-.чть образца (ряд Л на рис. 9.48); на каждой картине указано время регистрации. Нулевой момент времени соответствует моменту перехода от сжатия к растяжению. Первые кадры соответствуют распространению в образце волны сжатия (кадры 1—5), создающей поле сжимающей нагрузки (кадры 6—12). Затем сжимающие напряжения уменьшаются и переходят в

Рис. 9.48. Экспериментальная установка для исследования напряжений в плоском образце при ударе снаряда. 1 — пушка; 2 — снаряд; 3 — прозрачный образец; 4 — падающий свет; 5 — плоскость действительного изображения.

Рис. 9.49. Теневые картины около круглых отверстий при сжатии (а) и растяжении (б),

15—22); затем напряжения опять становятся сжимающими (кадры 23—24).

На рис. 9.51 показаны результаты для ряда из трех отверстий, расположенных на половине длины образца и на расстояниях 1/4, 1/2 и 3/4 его ширины поперек него (рис.