VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Методы муаровых полос являются одними из наиболее эффективных экспериментальных оптических методов механики деформируемого твердого тела.

Методы муаровых полос позволяют проводить анализ распределения деформаций в элементах авиационных и строительных конструкций, изготовленных не только из изотропных, но и анизотропных материалов, в условиях как статического, так и динамического нагружения.

Целью работы являлось определение прогибов теоретическим и экспериментальным методами консольных двутавровых балок с различной конфигурацией стенки при работе на поперечный изгиб.Был проведен анализ методов и сделан выбор в пользу метода муаровых полос с отраженной сеткой (метод Лигтенберга).

Проведение испытаний. После закрепления моделей в установке их ступенчато нагружали. При наложении двух амплитудных сеток и освещении их рассеянным светом будут видны чёткие муаровые полосы.

до нагружения	после нагружения	общий
Рисунок 1. - Cовмещение нагруженного и ненагруженного растра

- нанесенная на экране сетка отражается от зеркальной поверхности исследуемого объекта и фотографируется цифровой камерой в нагруженном и ненагруженном состояниях;

- на ЭВМ происходит обработка изображений с помощью графического редактора Adobe Photoshop – совмещение нагруженного и ненагруженного растра (рис. 1), определение муаровой картины, приведение изображения к монохромному виду;

- в чертежной программе AutoCAD по монохромному виду муаровой картины осуществляется определение расстояния до центров светлых и темных полос растра;

- проводится обработка результатов и определение деформаций и напряжений с помощью математического пакета Mathcad.

Суть метода определения прогибов, заключается в дифференциальной зависимости прогиба от угла поворота. Проинтегрировав по длине, получим произведение порядкового номера муаровой полосы на масштабный коэффициент лямбда, который в свою очередь находится из отношения шага сетки растра к удвоенному расстоянию между объективом фотоаппарата и балкой. В консоли для определения максимального прогиба используется метод трапеции.

Определение экспериментальных прогибов. В результате проведения эксперимента получено пять картин муаровых полос для балки с плоской стенкой (рис. 2-3) и для балки с волнистой стенкой (рис. 4-5)

F= 0.5 кг	F= 1.0 кг	F= 1.5 кг	F= 2.0 кг	F= 2.5 кг
Рисунок 2. – Муаровые полосы для балки с плоской стенкой

F= 0.5 кг	F= 1.0 кг	F= 1.5 кг	F= 2.0 кг	F= 2.5 кг
Рисунок 3. – Обработка муаровых полос для балки с плоской стенкой

F= 0.5 кг	F= 1.0 кг	F= 1.5 кг	F= 2.0 кг	F= 2.5 кг
Рисунок 4. – Муаровые полосы для балки с волнистой стенкой

F= 0.5 кг	F= 1.0 кг	F= 1.5 кг	F= 2.0 кг	F= 2.5 кг
Рисунок 5. – Обработка муаровых полос для балки с волнистой стенкой

Нагрузка F, кг	Прогибы, мм				Разница, %
	Эксп.		Теор.		Эксп.	Теория/ эксп.
	Flat	Sin	Flat	Sin
0	0	0	0	0	-	-	-
0,5	0.90	1.01	0.68	0.78	12.1	32	28.9
1	1.33	1.59	1.37	1.57	18.9	-2.5	1.1
1,5	1.75	2.14	2.05	2.35	22.2	-14.6	-9.1
2	2.3	2.80	2.74	3.14	22.1	-16.1	-10.7
2,5	2.75	3.49	3.42	3.93	27.2	-19.7	-11

Рисунок 6. – Графики экспериментальных и теоретических прогибов балок

Из этого графика (рис. 6) следует, что наиболее жесткой является модель балки с плоской стенкой.

Выводы: В ходе эксперимента были выявлены особенности балок:

• Экспериментально подтверждено, что балка с гофрированной стенкой более деформативна по сравнению с балкой с плоской стенкой.• Прогибы гофробалки на 12-27% выше, чем у балки с плоской стенкой. • Снижение значений экспериментальных прогибов по отношению к теоретическим связано с возникновением эффекта местного кручения, что видно по муаровым полосам.

• Анализ положения муаровых полос показывает, что балка с гофрированной стенкой лучше сопротивляется кручению, чем балка с плоской стенкой.

Литература: 1. Зубков В.А. Экспериментальные исследования влияния технологических и конструкционных параметров на несущую способность металлических балок с гофрированной стенкой [Текст] / В.А. Зубков, А.О. Лукин // Вестник МГСУ. – 2013. – № 2. – С. 37-46.

2. Дюрелли А. Анализ деформаций с использованием муара / А. Дюрелли, В. Паркс. – М.: Мир, 1974. – 360 с.

3. Сухарева И.П. Исследования деформаций и напряжений методом муаровых полос / И.П. Сухарев, Б.Н. Ушаков. – М.: Машиностроение, 1969. – 208 с.

Код для цитирования: Скопировать