光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，包括以下步驟：a、選取旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的局部采用與光彈性模型相同的制作方法制作輔助光彈性模型；b、把作用在輔助光彈性模型上的旋轉(zhuǎn)離心力轉(zhuǎn)換為拉力，對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載；c、獲取經(jīng)過分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載后的輔助光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合；d、利用擬合數(shù)據(jù)變量修正光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。用本處理方法得到的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值更接近真實(shí)的應(yīng)力水平。
【專利說明】光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光彈性試驗(yàn)領(lǐng)域，特別地，涉及一種光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，采用光彈性試驗(yàn)獲得試驗(yàn)件的應(yīng)力分布是在產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)中用來評(píng)估工作應(yīng)力的主要技術(shù)手段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)強(qiáng)度分析上占有重要地位。
[0003]光彈性試驗(yàn)對(duì)象為光彈性模型，隨著航空技術(shù)的發(fā)展，原型件為高速旋轉(zhuǎn)件的試驗(yàn)件越來越多，但光彈性模型不適合在高速下旋轉(zhuǎn)，試驗(yàn)設(shè)備對(duì)施加的載荷有一定的限制，有時(shí)試驗(yàn)后模型中的應(yīng)力條紋稀疏，最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值偏小，這種情況下讀出的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值誤差較大，導(dǎo)致試驗(yàn)的精確度低。
[0004]光彈性模型還存在邊緣效應(yīng)、“云霧”現(xiàn)象和加工應(yīng)力等初始條紋干擾模型邊界等差線和等傾線規(guī)律的問題，導(dǎo)致試驗(yàn)的精確度降低。對(duì)模型中存在邊緣效應(yīng)“云霧”現(xiàn)象，為了降低它們對(duì)試驗(yàn)的影響，把模型放置在平衡濕度的環(huán)境中或放入干燥器中保存可減少邊緣效應(yīng)，上述方法對(duì)多數(shù)光彈性試驗(yàn)都是有效的，但對(duì)低速旋轉(zhuǎn)下模型條紋級(jí)數(shù)值偏小這種情況存在兩個(gè)方面的不足:一是條紋倍增法在增加條紋級(jí)數(shù)值的同時(shí)也同等幅度增加了邊緣效應(yīng)和“云霧”的條紋級(jí)數(shù)值，不能理想的消除邊緣效應(yīng)和“云霧”等初始應(yīng)力條紋對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來的誤差；二是把模型放置在平衡濕度的環(huán)境中或放入干燥器中保存可減少邊緣效應(yīng)等初始應(yīng)力條紋、退火可部分消除“云霧”，但仍然存在級(jí)數(shù)比較低的初始應(yīng)力條紋，這有時(shí)給載荷不大，試驗(yàn)后模型中條紋級(jí)數(shù)值偏小的試驗(yàn)數(shù)據(jù)較大的誤差。常規(guī)的處理方法不能完全消除初始應(yīng)力，載荷較大時(shí)因初始應(yīng)力較小，它給試驗(yàn)帶來的誤差相對(duì)較小，但載荷較小時(shí)，它有時(shí)給試驗(yàn)數(shù)據(jù)帶來的誤差較大，導(dǎo)致此時(shí)試驗(yàn)的精確度不能有效控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供一種光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，以解決現(xiàn)有光彈性試驗(yàn)獲取旋轉(zhuǎn)件的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法精確度低；低速旋轉(zhuǎn)條件，離心小載荷下模型應(yīng)力條紋稀疏，應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值小，初始應(yīng)力條紋嚴(yán)重干擾模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的準(zhǔn)確判讀，導(dǎo)致試驗(yàn)的精確度不能有效控制的技術(shù)問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，包括以下步驟:a、選取旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的局部采用與光彈性模型相同的制作方法制作輔助光彈性模型；b、把作用在輔助光彈性模型上的旋轉(zhuǎn)離心力轉(zhuǎn)換為拉力，對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載；C、獲取經(jīng)過分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載后的輔助光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合；d、利用擬合數(shù)據(jù)變量修正光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0008]進(jìn)一步地，步驟a中制作輔助光彈性模型包括以下步驟:e、確定旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分；f、針對(duì)旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分進(jìn)行輔助光彈性模型的設(shè)計(jì)；g、根據(jù)設(shè)計(jì)，利用制作光彈性模型的方法進(jìn)行輔助光彈性模型的制作加工。優(yōu)選地，光彈性模型的方法采用真空澆注法。
[0009]進(jìn)一步地，步驟e中，用于制作輔助光彈性模型的旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件局部根據(jù)旋轉(zhuǎn)應(yīng)力分析需要進(jìn)行選取；從選取的部分中取一部分作為輔助光彈性模型的主體，主體的形狀、尺寸和加工精度三個(gè)指標(biāo)與旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的對(duì)應(yīng)部分相同。
[0010]進(jìn)一步地，輔助光彈性模型還包括加載體，加載體的設(shè)計(jì)滿足圣維南原理。
[0011]進(jìn)一步地，加載體與主體之間的連接處為平滑過渡，加載體用于加載的部分的形狀和尺寸與光彈性模型的轉(zhuǎn)接部位相匹配。
[0012]進(jìn)一步地，步驟b中對(duì)輔助光彈性模型分級(jí)進(jìn)行凍結(jié)加載包括:h、選取五套輔助光彈性模型試驗(yàn)件，并把五套輔助光彈性模型安裝在輔助加載裝置上；1、五套輔助光彈性模型試驗(yàn)件分別處于五個(gè)不同的荷載級(jí)別進(jìn)行加載；j、對(duì)已加載的五套輔助光彈性模型隨旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件一起進(jìn)行凍結(jié)。
[0013]進(jìn)一步地，步驟i中的五個(gè)不同的荷載級(jí)別為F、2F、3F、4F、5F，其中F是指光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)力條紋級(jí)數(shù)值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載，F(xiàn)前的數(shù)字為荷載的倍數(shù)。5F對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值后除以5作為光彈性模型在載荷為F時(shí)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0014]進(jìn)一步地，步驟j中的凍結(jié)在溫控箱中進(jìn)行，對(duì)安裝加載好的旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件以及輔助光彈性模型同時(shí)進(jìn)行溫控；溫控曲線為Ih由室溫升至80°C，保溫24h后以20C /h的速率上升至120°C，保溫24h后以2°C /h的速率上升至150°C，保溫8h_24h后以10C /h的速率下降到80°C，停止溫控，模型自然冷卻到室溫。
[0015]進(jìn)一步地，步驟c中獲取輔助光彈性模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合包括:把輔助光彈性模型從輔助加載裝置中取出；沿應(yīng)力峰值最大方向進(jìn)行切片；用偏光儀讀出各級(jí)載荷下對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；針對(duì)五個(gè)不同荷載級(jí)別條件下讀出的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值繪制載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線。
[0016]進(jìn)一步地，步驟d中對(duì)光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值進(jìn)行修正包括:用偏光儀讀出光彈性試驗(yàn)各點(diǎn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；從載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線中得出初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值得到修正后的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]1、本方法對(duì)光彈性試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正提高了光彈性試驗(yàn)的精確度，輔助光彈性模型相對(duì)光彈性模型本身的加工費(fèi)用低。輔助光彈性模型采用與光彈性模型相同的原材料、相同制作方法制作，采用同一批毛胚、相同的加工設(shè)備和加工方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這保證了輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏紤?yīng)力條紋與光彈性模型本身的初始應(yīng)力條紋基本相同，通過曲線擬合可求出輔助光彈性模型的初始應(yīng)力條紋，光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去輔助光彈性模型得初始應(yīng)力條紋得到各點(diǎn)應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值值更接近真實(shí)，從而提高了光彈性試驗(yàn)的精確度。用本處理方法得到的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值更接近真實(shí)的應(yīng)力水平。
[0019]2、本方法提高了試驗(yàn)載荷較小時(shí)的讀數(shù)精確度，有效減小了初始應(yīng)力條紋對(duì)應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值準(zhǔn)確判讀的干擾，試驗(yàn)的精確度能夠得到有效控制。[0020]3、本方法適合用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件轉(zhuǎn)速較低時(shí)光彈性“凍結(jié)”試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正，采用的輔助光彈性模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪窍嗤脑牧?、相同的加工方法制作而成。這保證了輔助光彈性模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏紤?yīng)力基本相同。
[0021]4.對(duì)輔助光彈性模型成比例的加大載荷，條紋級(jí)數(shù)值明顯增加，降低了初始應(yīng)力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。
[0022]5、本方法對(duì)施加載荷小，應(yīng)力條紋比較稀疏的光彈性凍結(jié)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的修正也適用。
[0023]6、輔助加載裝置可重復(fù)使用，不需要重新設(shè)計(jì)、加工。
[0024]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0026]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)的處理方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
[0028]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)的處理方法的流程示意圖，如圖1所示，本實(shí)施例的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，包括以下步驟:a、選取旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的局部采用與光彈性模型相同的制作方法制作輔助光彈性模型；b、把作用在輔助光彈性模型上的旋轉(zhuǎn)離心力轉(zhuǎn)換為拉力，對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載；C、獲取經(jīng)過分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載后的輔助光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合；d、利用擬合數(shù)據(jù)變量修正光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。本方法對(duì)光彈性試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行修正提高了光彈性試驗(yàn)的精確度，輔助光彈性模型相對(duì)光彈性模型本身的加工費(fèi)用低。輔助光彈性模型采用與光彈性模型相同的原材料、相同制作方法制作，采用同一批毛胚、相同的加工設(shè)備和加工方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這保證了輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏紤?yīng)力條紋與光彈性模型本身的初始應(yīng)力條紋基本相同，通過曲線擬合可求出輔助光彈性模型的初始應(yīng)力條紋，光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去輔助光彈性模型得初始應(yīng)力條紋得到各點(diǎn)應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值值更接近真實(shí)，從而提高了光彈性試驗(yàn)的精確度。用本處理方法得到的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值更接近真實(shí)的應(yīng)力水平。
[0029]本實(shí)施例中，步驟a中制作輔助光彈性模型包括以下步驟:e、確定旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分；f、針對(duì)旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分進(jìn)行輔助光彈性模型的設(shè)計(jì)；g、根據(jù)設(shè)計(jì)，利用制作光彈性模型的方法(如真空澆注法)進(jìn)行輔助光彈性模型的制作加工。本方法提高了試驗(yàn)載荷較小時(shí)的讀數(shù)精確度，消除了條紋級(jí)數(shù)值的準(zhǔn)確判讀的干擾，試驗(yàn)的精確度能夠得到有效控制。輔助光彈性模型的真空澆注工藝方法利用真空澆注成型機(jī)及安裝在真空澆注成型機(jī)內(nèi)的硅橡膠陰模進(jìn)行澆注成型，真空澆注成型機(jī)包括真空攪拌控溫室、模型成型室及用于控制的控制室，硅橡膠陰模安裝在模型成型室內(nèi)的固化模具室內(nèi)。采用旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的相同原料以及相同制造設(shè)備，根據(jù)需要澆注的輔助光彈性模型的重量按照重量比例分別稱好原料，并使得原料在真空攪拌控溫室的真空的條件下混合均勻；對(duì)模型成型室抽真空,并保持真空環(huán)境后,再將混合均勻后的原料注入至旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的局部位置的硅橡膠陰模內(nèi)，進(jìn)行澆注成型；對(duì)經(jīng)澆注成型后的輔助光彈性模型進(jìn)行固化成型，也可采用真空澆注法澆注毛坯，后進(jìn)行機(jī)械加工的方法制作。輔助光彈性模型采用與光彈性模型相同的原材料、相同制作方法制作，或采用同一批毛胚、相同的加工設(shè)備和加工方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，這保證了輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏紤?yīng)力條紋與光彈性模型本身的初始應(yīng)力條紋基本相同,通過曲線擬合可求出輔助光彈性模型的初始應(yīng)力條紋，光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去輔助光彈性模型得初始應(yīng)力條紋得到各點(diǎn)應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值值更接近真實(shí)，從而提高了光彈性試驗(yàn)的精確度。
[0030]本實(shí)施例中，步驟e中，用于制作輔助光彈性模型的旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件局部根據(jù)旋轉(zhuǎn)應(yīng)力分析需要進(jìn)行選?。粡倪x取的部分中取一部分作為輔助光彈性模型的主體，主體的形狀、尺寸和加工精度三個(gè)指標(biāo)與旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的對(duì)應(yīng)部分相同。本方法提高了試驗(yàn)載荷較小時(shí)的讀數(shù)精確度，消除了條紋級(jí)數(shù)值的準(zhǔn)確判讀的干擾，試驗(yàn)的精確度能夠得到有效控制。
[0031]本實(shí)施例中，輔助光彈性模型還包括加載體，加載體的設(shè)計(jì)滿足圣維南原理。本方法提高了試驗(yàn)載荷較小時(shí)的讀數(shù)精確度，有效減小了初始應(yīng)力條紋對(duì)應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值準(zhǔn)確判讀的干擾，試驗(yàn)的精確度能夠得到有效控制。
[0032]本實(shí)施例中，加載體與主體之間的連接處為平滑過渡，加載體用于加載的部分的形狀和尺寸與光彈性模型的轉(zhuǎn)接部位相匹配。
[0033]本實(shí)施例中，步驟b中對(duì)輔助光彈性模型分級(jí)進(jìn)行凍結(jié)加載包括:h、選取五套輔助光彈性模型試驗(yàn)件，并把五套輔助光彈性模型安裝在輔助加載裝置上；1、五套輔助光彈性模型試驗(yàn)件分別處于五個(gè)不同的荷載級(jí)別進(jìn)行加載、對(duì)已加載的五套輔助光彈性模型隨旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件一起進(jìn)行凍結(jié)。本方法適合用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件轉(zhuǎn)速較低時(shí)光彈性“凍結(jié)”試驗(yàn)數(shù)據(jù)的修正，采用的輔助光彈性模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪窍嗤脑牧?、相同的加工方法制作而成。這保證了輔助光彈性模型與試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某跏紤?yīng)力基本相同。本方法對(duì)施加載荷小，應(yīng)力條紋比較稀疏的光彈性凍結(jié)試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的修正也適用。輔助加載裝置可重復(fù)使用，不需要重新設(shè)計(jì)、加工。
[0034]本實(shí)施例中，步驟i中的五個(gè)不同的荷載級(jí)別為F、2F、3F、4F、5F，其中F是指光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)力條紋級(jí)數(shù)值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載，F(xiàn)前的數(shù)字為荷載的倍數(shù)。5F對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值后除以5作為光彈性模型在載荷為F時(shí)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。對(duì)輔助光彈性模型成比例的加大載荷，條紋級(jí)數(shù)值明顯增加，降低了初始應(yīng)力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。
[0035]本實(shí)施例中，步驟j中的凍結(jié)在溫控箱中進(jìn)行，對(duì)安裝加載好的旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件以及輔助光彈性模型同時(shí)進(jìn)行溫控；溫控曲線為Ih由室溫升至80°C，保溫24h后以20C /h的速率上升至120°C，保溫24h后以2°C /h的速率上升至150°C，保溫8h_24h后以10C /h的速率下降到80°C，停止溫控，模型自然冷卻到室溫。[0036]本實(shí)施例中，步驟c中獲取輔助光彈性模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合包括:把輔助光彈性模型從輔助加載裝置中取出；沿應(yīng)力峰值最大方向進(jìn)行切片；用偏光儀讀出各級(jí)載荷下對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；針對(duì)五個(gè)不同荷載級(jí)別條件下讀出的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值繪制載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線。
[0037]本實(shí)施例中，步驟d中對(duì)光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值進(jìn)行修正包括:用偏光儀讀出光彈性試驗(yàn)各點(diǎn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；從載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線中得出初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值得到修正后的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0038]實(shí)施時(shí)，離心小載荷下模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，采用與光彈性模型相同制作方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ停研D(zhuǎn)的離心力轉(zhuǎn)換為拉力對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量加載，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用曲線擬合方式求出初應(yīng)力及各級(jí)載荷對(duì)應(yīng)的條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來修正離心小載荷下模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。處理方法包括以下步驟:(I)、制作旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件局部的輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ停?2)、對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載；
(3)、讀出輔助光彈性模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行曲線擬合；(4)、對(duì)光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值進(jìn)行修正。采用與光彈性模型相同制作方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪侵覆捎门c光彈性模型制作相同的原材料、相同澆注工藝制作的同一批毛胚、相同的加工設(shè)備和加工方法來制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br> [0039]步驟(1)中制作旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件局部的輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ桶ㄒ韵虏襟E:(5)、確定用于輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ?的旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件局部；(6)、完成輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)計(jì)；(7)、完成輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷募庸ぁ?br> [0040]步驟(5)中旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件局部是指根據(jù)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)件需要應(yīng)力分析的部位，取具有代表性的一部份作為輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹黧w，主體的形狀、尺寸、加工精度與光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)應(yīng)部分完全相同。如燃?xì)鉁u輪工作葉片有60個(gè)榫頭、榫槽，光彈性模型就有60個(gè)榫頭、榫槽，輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹黧w選取其中的I個(gè)榫頭、榫槽。
[0041]步驟(6)中輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ陀芍黧w和加載體兩部分組成，主體設(shè)計(jì)與所述步驟(5)完全相同，加載體的設(shè)計(jì)需滿足圣維南定理，加載體與主體連接處應(yīng)平滑過渡，加載體用于加載的部分其形狀與尺寸與已有轉(zhuǎn)接段配合，不需要重新加工。
[0042]步驟(2)中對(duì)輔助光彈性模型分級(jí)進(jìn)行凍結(jié)加載包括:(8)、把輔助光彈性模型安裝在輔助加載裝置上；(9)、分5級(jí)進(jìn)行加載；(10)、對(duì)已加載的5套輔助光彈性模型隨旋轉(zhuǎn)光彈性模型一起進(jìn)行凍結(jié)。步驟(9)中5級(jí)為F、2F、3F、4F、5F，F(xiàn)是指光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)力條紋級(jí)數(shù)值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷。
[0043]步驟(10)中凍結(jié)在溫控箱中進(jìn)行，對(duì)安裝加載好的光彈性模型和輔助光彈性模型同時(shí)進(jìn)行溫控。溫控曲線為I小時(shí)由室溫升至80°C，后保溫24小時(shí)，然后以2°C每小時(shí)的速率上升到120°C，接著保溫24小時(shí)，再以2°C每小時(shí)的速率上升到156°C，保溫8-24小時(shí)(具體時(shí)間由模型尺寸定)，最后以I°C每小時(shí)的速率下降到80°C，停止溫控，模型自然冷卻到室溫。
[0044]步驟(3)中讀出輔助光彈性模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行曲線擬合包括:(11)、把輔助光彈性模型從輔助加載裝置中取出來；(12)、沿應(yīng)力峰值最大方向進(jìn)行切片；(13)、用偏光儀讀出各級(jí)載荷下對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；(14)、對(duì)5級(jí)載荷下讀出的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值畫載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線。
[0045]步驟(12)中切片須緩慢平穩(wěn)，切割溫度不超過80°C。
[0046]步驟(4)中對(duì)光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值進(jìn)行修正包括:(15)、用偏光儀讀出光彈性試驗(yàn)各點(diǎn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；(16)、從載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線中求出初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值；(17)、光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值得到修正后的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值，用本處理方法得到的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值更接近真實(shí)的應(yīng)力水平；18)、5F對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值后除以5作為光彈性模型在載荷為F時(shí)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0047]如圖1所示，模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法采用與光彈性模型相同制作方法制作輔助光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ停研D(zhuǎn)的離心力轉(zhuǎn)換為拉力對(duì)輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量加載，得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用曲線擬合方式求出初應(yīng)力及各級(jí)載荷對(duì)應(yīng)的條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來修正離心小載荷下模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。解決了試驗(yàn)載荷較小時(shí)條紋級(jí)數(shù)值較低導(dǎo)致讀數(shù)精確度不高和應(yīng)力條紋圖存在級(jí)數(shù)比較低的初始應(yīng)力條紋干擾條紋級(jí)數(shù)值的準(zhǔn)確判讀，試驗(yàn)的精確度不能有效控制等技術(shù)問題。它的輔助加載裝置可重復(fù)使用，不需要重新設(shè)計(jì)、加工，輔助光彈性模型加工相對(duì)光彈性模型本身簡(jiǎn)單，節(jié)約了設(shè)備投資和加工費(fèi)。本處理方法提高了光彈性試驗(yàn)的精確度。用本處理方法得到的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值值更接近真實(shí)的應(yīng)力水平。5F對(duì)應(yīng)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值后除以5作為光彈性模型在載荷為F時(shí)的最高應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
[0048]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，包括以下步驟: a、選取旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的局部采用與光彈性模型相同的制作方法制作輔助光彈性模型； b、把作用在所述輔助光彈性模型上的旋轉(zhuǎn)離心力轉(zhuǎn)換為拉力，對(duì)所述輔助光彈性模型進(jìn)行分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載； C、獲取經(jīng)過分級(jí)增量?jī)鼋Y(jié)加載后的所述輔助光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合； d、利用擬合數(shù)據(jù)變量修正光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，所述步驟a中制作所述輔助光彈性模型包括以下步驟: e、確定所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分； f、針對(duì)所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件上用于旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)的部分進(jìn)行所述輔助光彈性模型的設(shè)計(jì)； g、根據(jù)設(shè)計(jì)，利用光彈性模型的方法進(jìn)行所述輔助光彈性模型的制作加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于， 所述步驟e中，用于制作所述輔助光彈性模型的所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件局部根據(jù)旋轉(zhuǎn)應(yīng)力分析需要進(jìn)行選取； 從選取的部分中取一部分作為所述輔助光彈性模型的主體， 所述主體的形狀、尺寸和加工精度三個(gè)指標(biāo)與所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件的對(duì)應(yīng)部分相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，所述輔助光彈性模型還包括加載體，所述加載體的設(shè)計(jì)滿足圣維南原理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，所述加載體與所述主體之間的連接處為平滑過渡，所述加載體用于加載的部分的形狀和尺寸與所述光彈性模型的轉(zhuǎn)接部位相匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，所述步驟b中對(duì)所述輔助光彈性模型分級(jí)進(jìn)行凍結(jié)加載包括: h、選取五套帶有所述輔助光彈性模型試驗(yàn)件，并把五套所述輔助光彈性模型安裝在輔助加載裝置上； 1、五套帶有所述輔助光彈性模型試驗(yàn)件分別處于五個(gè)不同的荷載級(jí)別進(jìn)行加載； j、對(duì)已加載的五套所述輔助光彈性模型隨所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件一起進(jìn)行凍結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于，所述步驟i中的五個(gè)不同的荷載級(jí)別為F、2F、3F、4F、5F，其中F是指光彈性試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛻?yīng)力條紋級(jí)數(shù)值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的荷載，F(xiàn)前的數(shù)字為荷載的倍數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于， 所述步驟j中的凍結(jié)在溫控箱中進(jìn)行，對(duì)安裝加載好的所述旋轉(zhuǎn)光彈性模型試驗(yàn)件以及所述輔助光彈性模型同時(shí)進(jìn)行溫控； 溫控曲線為Ih由室溫升至80°C，保溫24h后以2V /h的速率上升至120°C，保溫24h后以2V /h的速率上升至150°C，保溫8h-24h后以1°C /h的速率下降到80°C，停止溫控，模型自然冷卻到室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于， 所述步驟c中獲取所述輔助光彈性模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合包括: 把所述輔助光彈性模型從輔助加載裝置中取出； 沿應(yīng)力峰值最大方向進(jìn)行切片； 用偏光儀讀出各級(jí)載荷下對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值； 針對(duì)五個(gè)不同荷載級(jí)別條件下讀出的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值繪制載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光彈性模型的應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值的處理方法，其特征在于， 所述步驟d中對(duì)所述光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值進(jìn)行修正包括: 用偏光儀讀出光彈性 試驗(yàn)各點(diǎn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值； 從載荷與條紋級(jí)數(shù)值的擬合曲線中得出初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值； 光彈性試驗(yàn)的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值減去初始應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值得到修正后的模型應(yīng)力條紋級(jí)數(shù)值。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK103968979SQ201410211514
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】郭天才, 廖學(xué)軍, 劉飛春 申請(qǐng)人:中國(guó)航空動(dòng)力機(jī)械研究所