M E C H AN I K A TEORETYCZNA I STOSOWANA
3, 17 (1979)
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY1 ' JOCH EN N A U M A N N (KAR L- M AR KS- STAD T)
Przedstawione opracowanie daje przeglą d prac, przeprowadzonych w N R D od 1966 roku, gł ównie n a Politechnice w Karl M arx Stadt, poś wię conych badaniom pól odkształ -ceń plastycznych przy zastosowaniu metody mory.
1. P odstawy metody mory
M etoda mory jest jedn ą z kilku polowych m etod badania odkształ ceń szczególnie nadają cą się do badan ia pól odkształ ceń plastycznych. M etoda ta polega na nakł adaniu obrazu siatki odkształ conej (siatki SO2 )
) na obraz siatki wzorcowej SW3)
[2]. W pracy [3] wyprowadzono najogólniejsze zwią zki pomię dzy param etram i siatek, poł oż eniem prą ż ków mory i gradien tam i przemieszczeń dla dowolnego pola odkształ ceń. Obecnie zajmiemy się tylko, praktycznie najważ niejszym, szczególnym przypadkiem jakim jest metoda izotet, gdzie w niezniekształ conym stanie, siatka przedmiotowa i wzorcowa są jednakowe pod wzglę dem poł oż enia i geometrii.
W metodzie izotet, prostopadł a, do linii siatki, skł adowa wektora przemieszczeń jest stał a wzdł uż prą ż ka m ory. Szczególnie proste zależ noś ci otrzymuje się wtedy, jeś li do peł nego okreś lenia stan u odkształ cenia zostanie uż yta jako siatka przedmiotowa SO siatka kratowa, której linie zorientowane są równolegle do osi współ rzę dnych.
D la skł adowych przemieszczeń ux i u2 odnoś
nie ustalonego w przestrzeni, kartezjań-skiego, prawoskrę tnego ukł adu xt, x2 w sensie Eulera wynikają znane zwią zki
(1) " i = « i • p n2 = n2- p
gdzie «! i n2 oznaczają rzę dy obu rodzin prą ż
ków mory. Z równania (1) wynika dla gra-dientu przemieszczeń wy: •
an2 on2
1 }
P raca stan owi rozszerzen ie referatu przedstawion ego n a VI I I Sympozjum D oś wiadczalnych Bad ań w M echan ice C iał a Stał ego
Warszawa 4 - 6 wrześ n ia 1978 2 )
Siatka SO — siatka n an iesion a n a obiekt, kt ó ra ulega odkształ cen iu. 3 )
416 J. NAUMANN
D la skoń czonych deformacji miarą jest tensor odkształ cenia Almansiego:
(3) atJ =—(uij + Uji- uici- Ukj),
który dla mał ych gradientów przemieszczeń przechodzi w ogólnie znany tensor prze-mieszczenia Bij
(4) su - y («ij+ «/ , < ). dla iM ijN 1.
M etoda mory daje peł ne informacje o polu przemieszczeń jedn akże wymaga dokł adnej metody obliczeniowej. D la prowadzenia analizy wyników badań korzystne jest przeprowa-dzenie dyskretyzacji obszaru odkształ conego za pomocą siatki kwadratowej (Rys. 1), gdzie jedynie w punktach przecię cia (wę zł ach) obliczane są wszystkie interesują ce wielkoś ci jak naprę ż enia, odkształ cenia itp. Jako wartos'ci mierzone muszą przy tym być dane punkty przecię cia izotet z pł aszczyznami x^ = const i x2 = const. Wedł ug doś wiadczeń autora ta metoda dyskretyzacji okazał a się przydatna do numerycznego róż niczkowania krzywych przemieszczeń typu ui(x1x2 = const) ich lokalnej aproksymacji w otoczeniu
Rys. 1. D yskretyzacja odkształ conego obszaru za pomocą siatki kwadratowej
wę zł a przez wyraż enie analityczne (parabolę kwadratową i sześ cienną funRcję Splina), przy czym krzywa ł ą czą ca punkty o znanym rzę dzie izotet musi posiadać koniecznie charakter wyrównują cy, ale nie może być krzywą interpolowaną . P onieważ istnieje zazwy-czaj duża liczba punktów pomiarowych jak również stosuje się tu technikę dyskretyzacji, zaleca się przetwarzanie wartoś ci mierzonych przeprowadzić z pomocą kom puterów.
2. Technika doś wiadczalna
P rocedura nanoszenia n a obiekt badany siatki przedmiotowej SO, która ulega odkształ -ceniu razem z modelem (elementem konstrukcyjnym) nastrę cza najwię cej kł opotów. Poniż ej podan o opis metody, która bazuje n a uprzednio przedstawionej przez Z an dm an a technice nanoszenia siatki (rys. 2). Oddzielnie przygotowane Siatki są nastę pnie nakle-jan e na powierzchnię modelu. Zdecydowanymi zaletami tej metody są : oddzielenie techniki kopiowania siatek od procesu nanoszenia siatek i nieduże wymagania odnoś nie przygo-towania powierzchni modelu lub konstrukcji.
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY 417
Siatki SO mogą być wykonane n a drodze procesu fotolitograficznego. G ł ówna zasada
polega n a trawien iu m etalicznych warstw napylonych w próż ni, przy czym osł ony z emulsji
fotograficznej zapewniają selektywne dział anie ką pieli trawią cej (Rys. 3). D o wykony-wania tych prac potrzebn e jest specjalne laboratorium . P okazaną n a rys. 3 techniką
a) b) noś nik pomocniczy
ł ł t l t l H L
Rys. 2. Technika nanoszenia siatki a) proces klejenia b) zdejmowanie noś nika pomocniczego po utwardzeniu kleju warstwa lakieru \\\\\\V1 xi fotokopiujqcego / / / / / / / / / / / kuplet h)jHLJHŁJ!fllLJffl_IH_ trawiqco d) e) 5 ! Inł J L Ł l ł i t l ł i t Miotło UF
A\\\\\ .,\\1 JV/ / / / / / / / / / NaOH \W\\\\ Ą Z- 1350 ś wiatło UF 1 siatka kratowa Rys. 3. Tok postę powania w celu wytworzenia siatki SO (nanoszonej na obiekt)a) Oczyszczenie noś nika pomocniczego (folia poliestrowa, podloż e- film ORWO 180 / un, hostaphan 125,
melinex 100 / im) w roztworze alkilosulfonianu, opł ukanie wodą destylowaną . b) Powlekanie warstwą negatywowego lakieru fotokopiują cego na gruboś ci 0,3 / im. c) N aś wietlanie wszystkich warstw.
Cienka warstwa hakiem bezpoś rednio na noś niku pomocniczym gwarantują ca dokł adne przenoszenie siatki (6).
d) N apylanie próż niowe indem (grubość 200 /.im) przedtem oczyszczenie powierzchni przez wyż arzenie
e) Powlekanie 0,5 /.tm grubą warstwą pozytywowego lakieru fotokopiują cego (Shipley AZ- 1350).
f) N aś wietlanie lampą rtę ciową wysokociś nieniową, bł ony fotograficznej przy uż yciu siatki kratowej
w próż niowej kopioramie.
g) Wywoł ywanie w 0,5% ł ugu sodowym, 10s.
h) Czę ś ciowe wytrawianie warstwy in du:
ką piel trawią ca dla in du: siarczan amonowy 0,75 g kwas azotowy (konc.) 15 ml woda destylowana 250 ml i) N aś wietlanie osł ony,
j) Usunię cie osł ony przez wywoł anie.
418 J- NAUMANN
moż na bez trudnoś ci wykonać siatki do 100 linii/ mm. D alsze, dokł adniejsze wskazówki o wytwarzaniu i kopiowaniu siatek dla doś wiadczalnej analizy odkształ ceń metodą mory podano w pracy [7].
Rys. 4 pokazuje przenoszoną siatkę kratową . Jako kleje stosowane są nierozpuszczalne tworzywa wieloskł adnikowe jak: ż ywic e epoksydowe, poliestry, polimetakrylany, poli-uretany.' Jeś li mają być mierzone duże odkształ cenia, wymaga się aby Jcleje posiadał y
Rys. 4. Nanoszona na obiekt siatka kratowa (50 linii/ mm). D ł ugość krawę dzi kwadratu siatki wynosi okoł o 15 ,um
konsystencję od lepko- sprę ż ystej do gumopodobnej. W badan iach w ś wietle odbitym należy ponadto zabarwić n a czarno klej w celu absorbcji ś wiatła pomię dzy punktam i siatek. Poniż ej zostanie przytoczonych kilka przykł adów wypróbowanych klejów: Klej o konsystencji twardej, sprę ż ystej |e| < 3%
Pomocniczy noś nik siatki może być usuwany w tem peraturze pokojowej Ż ywice epoksydowe Epilox n p. Epilox E G K 19
(VEB Leuna- Werke) E G K 106
Klej polimeryzują cy do szkł a organicznego (P M M A) Kalloplast R (VEB Spezialchemie Leipzig)
Klej o konsystencji cią gliwej |e| < 50%
N oś nik pomocniczy powinien być usuwany dopiero po ochł odzeniu próbki do — 30°C Ż ywica epoksydowa Epilox E G K 106 100 m.cz.
Plastyfikator ThiopJast G 3
(VEB Chemiewerk G reiz- D olau) 225 m.cz. U twardzacz D M P 30 Trój-
2,4,6-(dwumetyloaminometylo) fenol 11 m.cz. Barwnik czerń arabska B
(VEB fabryka farb Wolfen) 8 m.cz.
Rys. 5 pokazuje siatkę , która może być bez uszkodzenia poddan a duż ym odkształ ceniom postaciowym.
D la obserwacji efektów mory należy n a odkształ coną wraz z podł oż em siatkę SO nał oż yć siatkę wzorcową SW. Siatka SW powinna być siatką liniową , aby powstał a tylko
P O M I AR OD KSZ TAŁC EŃ PLASTYCZN YCH METOD Ą MORY 419
jedna rodzina prą ż ków mory. Znakomicie nadają się jako siatki wzorcowe kopie o osnowie z drobnoziarnistego fotograficznego- materiał u srebro- ż elatynowego. Poniż ej podano kilka przykł adów materiał ów fotograficznych przydatnych do kopiowania siatek:
Pł yty: Pł yta holograficzna LP2 (8) Pł yta holograficzna LP3 Pł yta ORWO LO2 Fototechniczna pł yta FU5 Kreskowe i siatkowe filmy reprodukcyjne na stałym podłożu poliestrowym (0,10 mm lub 0,18 mm gruboś ci) n p.: Film dokumentacyjny DK5 Film fototechniczny FU 5 Filmy:
Rys. 5. Powię kszenie odkształ conej kratowej siatki indowej (25 l/ mm) poddanej odkształ ceniu posta-ciowemu ź ródło ś wiatła filtr monochromatyczny tiltr polaryzacyjny zaczerniona płyta totograticz na
"K/ i, - ć wierć tał ówko siatka wzorcowa
przedmiotowa
Rys. 6. Stanowisko doś wiadczalne do fotografowania obrazów mory w ś wietle odbitym. Wszystkie elementy ukł adu są uszczelnione. Mię dzy siatką SO i siatką SW znajduje się ciecz imersyjna
(olej silikonowy)
Obydwa filtry polaryzacyjne są skrzyż owane, ć wierć falówka jest ustawiona pod ką tem 45° do pł aszczyzny
polaryzacji. D o kamery przechodzą tylko te promienie, które dwukrotnie biegną przez ć wierć falówkę
i których pł aszczyzna drgań w nastę pstwie tego został a obrócona o 90° 6*
420 J. NAUMANN
Przy badaniach w ś wietle odbitym refleksy n a powierzchniach granicznych zmniej-szają kontrast obrazu mory, zapobiec tem u może zastosowanie specjalnego ukł adu op-tycznego, którego schemat pokazano n a rys. 6.
D o wykonywania fotografii obrazów mory są przydatne aparaty fotograficzne, lustrzanki jednoobiektywowe, mał ego i ś redniego formatu i filmy ORWO N P 15.
D o odczytania wartoś ci mierzonych nadają się szczególnie ukł ady do pom iaru dwu współ rzę dnych n p. produkcji (VEB Carl Zeiss Jena) ukł ad z cyfrowym wskaź nikiem po-ł oż enia i dziurkarką .
3. Przykł ady zastosowania metody mory do badań pól odkształceń
Przy pomiarze odkształ ceń plastycznych moż na rozróż nić trzy zasadnicze grupy zagadnień.
— Badanie noś noś ci elementów konstrukcyjnych lub konstrukcji w zakresie sprę ż ysto-plastycznym lub plastycznym.
— Analiza plastycznego pł ynię cia materiał u w procesach kształ towania lub przecinania. — Badanie szczególnych efektów materiał owych w zakresie plastycznym przy prostym
obcią ż eniu zewnę trznym.
Poniż ej zostaną przedstawione pojedyncze przykł ady wyników badań dla wymienio-nych grup zagadnień.
3.1. Noś ność tarczy turbiny. Łopatki turbiny są poł ą czone z tarczą turbiny zamkiem jodeł kowym. Obcią ż enie sił ą masową oraz wysoka tem peratura w czasie pracy (od 500 do 600°C) stawiają tym poł ą czeniom wysokie wymagania wytrzymał oś ciowe. D oś wiad-czalna analiza noś noś ci zamka jodeł kowego przy zastosowaniu metody m ory został a przeprowadzona przy nastę pują cych zał oż eniach upraszczają cych:
— Zastą piono obcią ż enie sił ą masową poprzez statyczne obcią ż enie czterech są sia-dują cych ł opatek.
— Symulowano odkształ cenia tarczy turbiny w podwyż szonej temperaturze, prowa-dzą c badania modelu w temperaturze pokojowej. IN/ mm2 ). 6, 500 250 fnat.łopatek turbiny materiał" topatek turbiny) materiał modelowy 0,5 1,0 1,5
Rys. 7. Wykres a—s materiał u ł opatek turbiny i materiał u modelu. Materiał ł opatek: ż aroodporny stop niklowy E l 437B (60 ST 5632- 61), ś = 10~4 2 10"2 s"1 T = 500- 600°C Materiał modelowy: Al Zn Mg 1F26 e = 1,3 10"4 s- 1 , T = 25°C
ś c i n a n i a/ £1 2B O , 0 5 2
(Ev = 0,060)
Rys. 8. Pole izotet po odcią ż eniu
Rysunek przedstawia zamek jodeł kowy tarczy turbiny, są siednie ł opatki są usunię te. Wyniki pomiarów
wskazuje rys. 9. Siatka SO: indowa liniowa siatka o gę stoś ci 100 linii/ m naklejona na model przy uż yciu
kleju z plastyfikowanej ż ywicy epoksydowej (patrz rys. 2). Siatka wzorcowa: pł yta holograficzna LP2
100 linii/ mm
Rys. 9. Plastyczne odkształ cenia zamka ł opatki (opracowanie rysunku 8)
422 3. N AU M AN N
Charakterystyki sprę ż yste materiał ów modelu i m ateriał u turbiny przedstawiono na rys. 7.
Aby móc obserwować rozwój stref plastycznych wymagane jest stopniowe obcią -ż enie modelu. Rys. 8 pokazuje typowe pole izotet u podnóża zam ka jodeł kowego tarczy turbiny przy wysokim obcią ż eniu. Iloś ciowe dane pola przemieszczeń przedstawiono n a rys. 9. W zakresie sprę ż ystym maksymalne naprę ż enia wystę pują w dnach karbów mię dzy gał ę ziami jodeł ki zamka. N oś ność graniczna poł ą czenia jest jedn ak ograniczona przez ś cię cie gał ę zi.
3.2. Pomiar wydłuż eń wzglę dnych spawanych rur stalowych. D la cienkoś ciennych ru r spawa-nych próba ich rozpł aszczania jest waż ną i ł atwą do przeprowadzenia próbą kontroli (rys. 10). Za pomocą metody mory może być okreś lony rozkł ad odkształ cenia e, w otocze-niu spoiny.
iotko 5.0. na powierzchni rury
Rys. 10. Próba rozpł aszczania rur
Sprę ż ystość noś nika pomocniczego siatki pozwala bez trudnoś ci (odpowiednio do rys. 2) nanieść siatkę SO n a powierzchnię walcową rury. Jako siatka SW sł uży ta sama siatka utrwalona na filmie.
D la tego zadania metoda mory okazał a się szczególnie przydatn a ze wzglę du na swoje unikalne wł aś ciwoś ci rejestracji duż ych odkształ ceń dla bardzo mał ych dł ugoś ci pomia-rowych (rys. 11).
3.3. Czujnik tensometryczny. Bardzo przydatne n p. do pom iaru odkształ ceń plastycznych w ramach prób pę kania zbiorników ciś nieniowych są czujniki tensometryczne oparte n a technice mory. Tego rodzaju czujniki skł adają się z fó- lii o gruboś ci 1 m m wykonanej z plastyfikowanej ż ywicy epoksydowej, n a którą nanoszona jest siatka. Bezpoś rednio potem folie te mogą być naklejone n a obiekt nawet w trudn ych warun kach polowych bez kosztownego przygotowania powierzchni. 'Siatka wzorcowa SW przy zakrzywionych powierzchniach może być naniesiona n a bł onie filmowej (rys. 12).
3.4. Wyciskanie za pomocą matrycy stoż kowej. Jedną z wielu moż liwoś ci stosowania metody mory jest pom iar duż ych odkształ ceń plastycznych zachodzą cych w trakcie procesów tł oczenia. D oś wiadczalno- teoretyczna metoda dostosowana do tego celu pozwala n a okreś-lenie pól odkształ ceń i naprę ż eń wewną trz materiał u (11, 12, 13). Brak miejsca nie pozwala n a podanie dokł adniejszych danych. N iemoż liwe jest badanie przestrzennych stanów naprę ż eń i odkształ ceń, w przekroju analizowanym muszą być speł nione nastę pują ce warunki odnoś nie pola prę dkoś ci i ten sora naprę ż eń.
mm—6 o s sp o in y ;• •" - 2 a) - 1 0 ,
:+r:_7± j
spoiny b)Rys. 11. Prą ż ki mory w otoczeniu spoiny. Rura 40 m m x2, 5 mm (ze stali St. 35), indowa siatka liniowa
o gę stoś ci 25 linii/ mm; • oś spoiny
Odległ ość mię dzy dwiema kreskami podział ki wynosi 1 mm
a) odległ ość pł yt obcią ż ają cych przed, spł aszczeniem
b) odległ ość pł yt obcią ż ają cych po spł aszczeniu
Rys. 12. Wskazania czujnika rastrowego na autoklawie po odcią ż eniu. Siatka — 6 linii/ mm, odkształ cenie okoł o 7%
424 J. NAUMANN (6) (7) fill Ś 12 0 2 £22 0 0 £33 £ 0 , = C23 = 0
gdzie vt oznacza wektor prę dkoś ci
£ij tensor prę dkoś ci odkształ cenia ctij tensor naprę ż eń.
Moż liwe jest uż ycie w pewnych przypadkach dzielonych próbek do badania procesu pł ynię cia. Pł aszczyznami podział u są pł aszczyzny xx—x2. R ówn an ia (5) do (7) obejmują
szereg technicznie waż nych i teoretycznie interesują
cych przypadków osiowosymetrycz-Rys. 13. Przykł ady procesów kształ towania, które mogą być analizowane opisaną tu metodą: a) tł oczenie b) cię cie c) spę czanie d) cią gnienie e) proces obróbki skrawaniem f) walcowanie g) wyciskanie przeciwbież ne h) formowanie matrycowe
P O M I AR OD KSZ TAŁC EŃ PLASTYCZN YCH METODĄ MORY 425
nego pł askiego pł ynię cia. Przykł ady takich badań podan o na rys. 13. M etodyka doś wiad-czalna wymaga podję cia nastę pują cych kroków:
1. Wstawienia podzielonego pół fabrykatu do matrycy prasy. D oprowadzenie procesu pł ynię cia aż to takiego stanu, ktpry ma podlegać badaniu.
2. D em on taż odkształ conych poł ówek pół fabrykatu. N aniesienie siatki kratowej na pł aszczyznę podział u.
3. Ponowne umieszczenie pół fabrykatu w matrycy prasy. Kontynuacja procesu t ł o-czenia wg zał oż onego program u z moż liwoś cią przerwania procesu co okreś lony odcinek czasu At.
Rys. 14. Pole izotet przy pł askim wyciskaniu współbież nym Materiał modelowy: eutektyczny stop cynowo- olowiowy (wysokoplastyczny)
Siatka SO: kratowa siatka indowa o 25 liniach/ mm naklejana przy uż yciu plastyfikowanej ż ywicy epoksy -dowej, siatka wzorcowa: LP2,
szerokość bloku: 40 mm, szerokość pasma: 20 mm, przedział drogi stempla: 0,8 mm a) przemieszczenia w kierunku tł pczenia
b) przemieszczenia w kierunku poprzecznym
4. Wyję cie wytł oczki z odkształ coną siatką SO i pomiar pól przemieszczeń dla tych przedział ów czasowych At za pomocą metody izotet. Tego sposobu postę powania moż na uż yć dla zadań stacjonarnych jak również dla procesów niestacjonarnych. Analiza t ak otrzymanych pól izotet (rys. 14) dostarcza wszystkich danych o stanie odkształ ceń i naprę ż eń w strefie plastycznej. Przykł ady pokazują rys. 15 i 16, na których również jak n a rys. 1 daje się wyodrę
bnić obszar plastyczny. W oblicze-[mm]
Rys. 15. Pole zmian prę dkoś ci przemieszczeń (parametr w s"1
)
lmm]rx
Rys. 16. Pole skł adowej naprę ż enia dxl (parametr w kp/ mm2
). W ś rodku pasma i na koń c
u matrycy wy-stę pują naprę ż enia rozcią gają ce
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY 427
niach naprę ż enia posł uż ono się nastę pują cą zależ noś cią materiał u lepkosprę ż ys -tego
gdzie
dewiator naprę ż enia
h
=
j
przy czymprzedstawia zwią zek mię dzy naprę ż eniem a i prę dkoś cią odkształ cenia e w jednoosiowym stanie naprę ż eń |12|.
3.5. Cię cie. P roces przygotowania dokł adnych pół fabrykatów do wyciskania przeciw-bież nego n a zim n o wymaga jednoczesnego dział ania sił y osiowej w czasie cię cia prę tów. Pole izotet podan e n a rys. 17 powstał o w trakcie ś cinania dzielonej cylindrycznej próbki,
sito I kscin an ia I V ' 1/ / / / / / / / / / / / / / - 30 - 25 - 20 - 15 - 10 Y / / ' fff / / nrr.
Rys, 17. Pole izotet plastycznego odkształ cenia podczas cię cia Materiał : 100 Cr 6 (cią gniony na zimno).
Ś rednica prę ta 21 m m ;
Siatka SO: kratowa indowa siatka liniowa o gę stoś ci 25 linii/ mm; Siatka wzorcowa: LP2; gł ę bokość nacię cia a 1,2 mm;
Siła osiowa: 353 N ; sił a tną ca: niemoż liwa do okreś lenia
w której stan naprę ż enia w strefie ś cinania został wywoł any przez jednocześ nie dział ają cą sił ę ś ciskają cą o kierun ku osiowym. U ż ycie stali w miejsce podatnego materiał u mode-lowego stawia siatce przedmiotowej SO bardzo wysokie wymagania. Przede wszystkim należy dobrać wzglę dnie twardy klej, aby zdoł ał wytrzymać wysokie naciski wystę pują ce w pł aszczyź nie podział u symetrii badanego elementu.
3.6. Odkształcenie polikrystalicznej próbki rozcią ganej. Plastyczne odkształ canie metalu poli- krystalicznego przedstawia proces bardzo skomplikowany fizycznie, który nie jest do-statecznie opisany przez rozwią zania równań róż niczkowych mechaniki kontinuum.
428 J. N AU M AN N
M etoda mory umoż liwia pom iar niejednorodnych pól przemieszczeń, które powstają już przy prostym obcią ż eniu zewnę trznym w materiale o takiej strukturze.
Jako przykł ad pokazano na rys. 18 odkształ cenie prę ta rozcią ganego wykonanego z czystego aluminium, w którym w obszarze badań znajdują się cztery kolejne ziarna. Tą skrajnie gruboziarnistą strukturę otrzymano n a drodze rekrystalizacji. Pole izotet uwidacznia, że pojedyncze ziarna n a skutek róż nej orientacji odkształ cają się odmiennie. Czę ś ciowo zauważ alne jest kształ towanie się pasm poś lizgu i grup pasm poś lizgu.
Ziarno 1 • Ziarno 2 Ziarno 3 Ziarno 4
005
10 20 30 40
Rys. 18. Odkształ cenie gruboziarnistej próbki rozcią ganej.
Materiał : czyste aluminium Al 99,7; szerokoś ć: 20 mm, gruboś ć: 1 mm; siatka przedmiotowa: indowa siatka kratowa o gę stoś ci 25 linii/ mm, siatka wzorcowa SW: LP2; ś rednie naprę ż enie rozcią gają ce:
22 N / mm2
Rys. 19. Pole izotet zginanej próbki po odcią ż eniu Material: Stal H60- 3 (St 45/ 60); odległość podpór 80 mm,
wysokoś ć: 20 nun, gruboś ć: 10- mm; Siatka przedmiotowa: kratowa siatka indowa o gę stoś ci 50 linii/ mm, siatka wzorcowa: LP2; trwał e ugię cie po odcią ż eniu: okoł o 0,2 m m
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY 429
3.7. Plastyczne odkształcenie w otoczeniu pę knię cia. Badania procesów mechaniki oś rodków cią gł ych w otoczeniu wierzchoł ka pę knię cia stawiają m etodom pomiarowym doś wiad-czalnej mechaniki ciał a stał ego szczególnie wysokie wymagania. D otyczy to również metody m ory.
M etoda izotet daje uż yteczne wyniki dla próbek z karbami, przy uż yciu siatek SO
0 gę stoś ci linii 100 l/ mm. Jeś li m a być analizowane interesują ce z pun
ktu widzenia mecha-niki pę kan ia powstawanie stref plastycznych i począ tek rozwoju pę knię cia, zbyt mał a czuł ość klasycznej m etody izotet sprawia trudn oś ci. Ten stan rzeczy pokazany jest na
rys. 19, który przedstawia pole przemieszczeń po odcią ż eniu próbki zginanej z karbem
1 pę knię ciem (15). P rzekrój poniż ej pę knię cia jest już w peł
ni uplastyczniony. Lokalne od-kształ cen ia tej strefy powodują przemieszczenia sztywnych poł ówek próbki wzglę dem
podpór. Iloś ciowa an aliza tego rodzaju badań , przy już wzglę dnie duż ych odkształ ceniach
przedstawiona jest w pracach [16] i [17].
4. Perspektywy rozwoju metody mory.
P rzedstawiona techn ika badawcza — m etoda izotet, przystosowana jest do rozwią
-zywania róż nych zadań . Szczególnie szerokie jej stosowanie umoż liwia opracowana,
ł atwa w uż yciu, m etoda n an oszen ia siatek. D alszy rozwój metody bę dzie przebiegał
w kie-run ku zwielokrotnienia liczby prą ż ków mory, co pozwoli n a podwyż szenie czuł oś ci
m etody.
Literatura cytowana w tekś cie
1. J. HEYMANN, Stand und Entwkklung der experimentellen Festkorpermechanik an der Sektion Maschinen-Bauelemente. Wiss. Z . d. Techn. Hoohsch. Karl- Marx- Stadt 20 (1978) 5, 641 - 650.
2. W. VOCKE, K. ULLMANN, Experimentelle Dehnungsanalyse (Dehngitter- und Moireverfahren). VEB Fachbuchverlag Leipzig 1974. 3. J. NAUMANN, Anwenditng des Moireverfahrens zur experimentellen Analyse von Umformvorgangen. I n : R. KREISSIG, K.- D . D REY, J. NAUMANN, Methoden der Plastizitat— Anwendung auf Umform-probleme. VEB Fachbuchverlag Leipzig 1980. 4. W. PRAGER, Einfiihrung in die Kontinuumsmechanik. Birkhauser Verlag Basel und Stuttgart 1961. 5. F . ZANDMAN, T he T ransfer-
Grid Method, a Practical Moire Stress Analysis Tool. Experimental Me-chanics 7 (1967) 7, 19A - 22A.
6. W. OEHMLICH, Verfahren zur Herstellung ilbertragbarer metallischer Raster, insbesondere fiir die
Delmungsmefitechnik, D D R- Patentschrift N r. 92640, WP G 03 f, 5/ 22.
7. J. NAUMANN, Herstellen und Kopieren von Rastern fiir die experimentelle Dehnungsanalyse mit dem
Moireverfahren. Wiss. Z. d. Techn. Hochsch. Karl- Marx- Stadt 18 (1976) 3, 273- 285.
8. J. HEYMANN, R. MEYER, Beit rag zur Herstellung von - Phasenrastem fiir Dehnungsmessungen mit dem
Moireverfahren. Wiss. Z. d. Techn. Hochsch. Karl- Marx- Stadt 14 (1972) 5, 647- 568.
9. J. NAUMANN, B. JANTSCHKE, F
. PELZ, Deformationsmessungen mit dem Moireverfahren an widerstands-geschweifiten Stahlrohren. SchweiBtechnik 26 (1976) 11, 514- 516.
10. K. ULLMANN, Anwendung des Moireeffektes zur experimentellen Dehnungsanalyse. I n : Beitrage zur Spannungs- und D ehnungsanalyse VI. Akademie- Verlag Berlin 1970, 59- 112,
11. J. NAUMANN, Experimentelle Untersuchung eines starr- plastischen Deformationszustandes mittels des
430 J. N AU M AN N
12. J. N AU M AN N , O prtmenenii metoda muara dlja • issledovantja vjazkoplasticeskogo tecenija. Vestn ik Moskovskogo U niversiteta. Serija I. M atematika, mechanika 1976, Ń . 5, 88- 96o
13. R . KU M M E R , Untersuchung zur W eiterentwicklung des Verfahrens Fliefischeren von Stahl. Dissertation A. Technische H ochschule Karl- Marx- Stadt 1978.
14. J. H EYM AN N , W. TOTZ AU E R , Issledovanie plastić eskich deformacij v polikristallach metodom muara.
Izv. vyss. uć ebn. zaveden ij. M aś in ostroen ie 1977, N o . 4, 18 - 2 2 . 15. R . BAU E R , unveroffentlichtes Manuskript.
16. E . SC H I C K, Untersuchungen zur Dehmmgsverteiltmg in belasteten Dreipunktbiegeproben. Wiss. Z . d. Techn. H ochsch. Magdeburg 20 (1976) 4, 429- 433.
17. E. SCHICK, Untersuchungen zur Dehnungsverteihmg in CT - Proben. Wiss. Z. d. Techn. H ochsch. Magde-burg 21 (1977) 8, 887 - 890.
18. B. JANTSCHKE, Optische Grumllagen und Versuchstechnik der Moirestr.eifenmidtiplikation im Durch-licht. Wiss. Z. d. Techn. H ochsch. Karl- Marx- Stadt 18 (1976) V2 65 - 2 7 1.
19. J. H E YM AN N , B. JAN TSC H KE , Kombination der Moirestreifemnultiplikation mit dem spannungsoptischen
Erstammgsverfahren. I n : T agu n g F estkorperm ech an ik. F estigkeitsleh re u n d M at erialverh alt en . D resden
1976. VEB F ach buch verlag Leipzig 1976, Ban d A, 1- 12.
20. J. N AU M AN N , B. JAN TSCH KE, Eine T heorie zur Moirestreifemnultiplikation bei zwei iiberlagerten Gittern. Wiss. Z. d. Techn. H ochsch. Karl- Marx- Stadt 19 (1977) 3, 305- 316.
21. B. JAN TSCH KE, R, M
EYER, Dehnungsmessimg an undurchsichtigen Bauteikn durcli Kopplung der Moiri-streifenmultiplikation und Gitterabformverfahren. Wiss. - Beitriige d. I n gen ieurh och sch ule Z wickau 4
(1978) 1, 62- 66.
22. B. JANTSCHKE, J. NAUMANN, Intensitatsverteilung bei der Beugung an Gittern fiir die Moirestreifen-multiplikation. Wiss. Z. d. Techn. H ochsch. Karl- Marx- Stadt 21 (1979) 3.
P e 3 io M e
H 3M E P E H H E nJIACTM ^IECKH X flE*OPM AU ,H H M E TOflOM MYAPA o63op paGoT cAenanH tix B rjT P OT 1966 rofla, rnaBHWM o6pa3om B B Kapji- M apKc- U lTaTj nocBJimeH iiwx HccjiefloaaHiinM nojieft njiacTHl
ieci<nx ;jecbopMau.HH Myapa.
S u m m a r y
MEASU REMEN TS OF PLASTIC D EF ORM ATION S BY MEAN S OF M OIRE M ETH OD
A survey of investigations conduced in the G erman D emocratic Republic since 1966, mainly in the Institute of Technology in Karl- Marx- Stadt, devoted to examination of plastic deformation fields by means of moire method.
POLITECHN IKA 2 ję zyka niemieckiego KARL- MARKS- STADT , , ,
N R D tł umaczył a
Joanna Kruszyń ska
