поляризатор (поляроид), четвертьволновая пластинка и линза, а также узел анализатора, состоящий из четвертьволновой пластинки, анализатора (поляроида) и линз. В состав приборов также входят экран или регистрирующее устройство. В качестве источников света обычно применяются ртутные, натриевые и кадмиевые лампы, лампы накаливания, а в последнее время — и оптические кванто­ вые генераторы.

В полярископах V-образного типа оптические пути падающего и отраженного лучей не совпадают и угол между ними составляет 6— 15° (рис. 64, а). Поэтому на участке между точками 'входа и выхода лучей из покрытия 1 происходит усреднение оптического эффекта, что при больших толщинах покрытий и высоких градиентах деформаций, обусловливающих формирование большого числа по­ лос, может привести к наложению полос и образованию сплошного серого фона. Для покрытий небольшой толщины можно считать, что падающий и отраженный лучи проходят через одну и ту же точ­ ку покрытия. Достоинство таких установок — малые потери света при проведении испытаний.

В полярископах Т-образного типа падающий и отраженный лу­ чи проходят через одну и ту же точку покрытия 1 (рис. 64, б). Светопотери при такой схеме хода лучей в полупрозрачном зеркале 2 составляют до 50 %. В этих полярископах разность хода в точке измеряется с большей точностью, чем в V-образных, однако технииика их эксплуатации и обслуживания значительно сложнее.

Оптические схемы для наклонного просвечивания делят на кон­ тактные и бесконтактные. В бесконтактной схеме используются два зеркала 2, с помощью которых просвечиваются покрытия 1 (рис. 65, а), а в бесконтактной — трехгранная призма 2, изготовленная из материала с коэффициентом преломления, равным коэффициен­ ту преломления материала покрытия 1 (рис. 65, б).

Наибольшее распространение в практике измерении получили V-образные полярископы. Конструктивно они, как правило, вы­ пускаются в виде переносных компактных приборов, позволяющих выполнять оперативный анализ деформаций в различных точках исследуемой конструкции. Полярископы оснащаются приспособле­ ниями для компенсационных измерений и фотографирования кар­ тины полос (изохром) и изоклин. Для исследования криволиней­ ных поверхностей в конструкцию полярископа встраиваются меха­ нические устройства, обеспечивающие совмещение оси поляриско­ па с нормалью к поверхности объекта в каждой точке поля.

5. Метод хрупких покрытий

Этот метод является простым и эффективным методом эксперимен­ тального исследования деформаций и напряжений. Он обеспечивает решение не требующих высокой точности инженерных задач опреде­ ления траектории главных напряжений (деформаций) в точках по­ верхности выполненных из любого материала элементов конструк­ ций сложной геометрической формы с помощью специальных покры-

тий, разрушение которых отражает напряженно-деформиропанноо состояние исследуемой поверхности. Идея метода заключается в том, что на поверхность исследуемой детали наносится тонким слоем покрытие с заданными характеристиками. Высокая хрупкость по­ крытия после высыхания и затвердевания объясняется тем, что в нем возникают остаточные напряжения, которые благодаря хорошей адгезии между покрытием и деталью способствуют даже при незна­ чительных деформациях образованию сетки трещин. При этом тре­ щины в покрытии располагаются перпендикулярно к направлению наибольших деформаций.

Материал покрытия выбирается таким, чтобы линии разрыва образовывались в покрытии при напряжениях в исследуемой кон­ струкции, меньших предела пропорциональности материала кон­ струкции. Поэтому метод хрупких покрытий можно считать нераз­ рушающим методом анализа напряженно-деформированного состоя­ ния. По результатам применения этого метода может быть получена наиболее рациональная схема размещения более точных средств из­ мерений на конструкции сложной геометрической формы, характе­ ризующейся существенной неоднородностью напряженного состоя­ ния и высокими градиентами напряжений. Такое применение метода хрупких покрытий для оценочных измерений обусловлено тем, что погрешность определения деформаций и напряжений на основе его использования достигает 10—20 % и более точные результаты можно получать только с помощью других средств теизометрирования.

Необходимо, чтобы трещины в покрытии возникали не мгновенно,

апостепенно, следуя за непрерывным изменением нагрузки. Поэтому

впроцессе испытаний при использовании метода хрупких покрытий важно не только получить окончательную картину трещин, не менее важно наблюдать последовательность их возникновения и развитии при увеличении и уменьшении внешних нагрузок. Применение метода хрупких покрытий должно обеспечить, во-первых, установле­ ние связи между картиной трещин и напряженно-деформированным состоянием покрытия и, во-вторых, определение напряжений и де­ формации на поверхности объекта по этим данным [19, 27, 43!. Тол­ щина покрытия, как правило, намного меньше толщины исследуемых элементов конструкции, а прочность покрытия также существенно ни­ же, поэтому можно считать, что деформации по толщине покрытия рас­ пределены равномерпо и равны деформациям на исследуемой поверх­ ности. Покрытие разрушается, если деформации достигают некото­ рого критического значения ер, которое называют предельной дефор­ мацией или постоянной хрупкого покрытия и определяют из тарировочных испытаний [19]. Значение главною напряжения, действую­ щего на поверхности объекта при линейном напряженном состоя­ нии перпендикулярно к трещинам, можно определить из соотноше­ ния

где Еы, Е*1 — соответственно модули упругости материала объекта

исследования и покрытия; <т“ , с р — действующие в объекте и покры­ тии напряжения.

Это уравнение имеет широкое практическое применение, однако оно не учитывает влияния второго главного напряжения и

критерием разрушения покрытия, то объект исследования чаще все­ го нагружают до максимальной нагрузки с тем, чтобы на возможно большей площади поверхности получить линии разрыва, определя­

ся только одно семейство трещин, перпендикулярных к направлению главного напряжения ах и параллельных п3. Полученная картина трещип определяет направление главного напряжения п3 на поверх­ ности конструкции и совпадает с полем изостат (рис. 66, а). Анало­ гичная картина трещин характерна для элементов конструкций, работающих на растяжение, кручение и изгиб. Второе семейство изо­ стат можно получить в виде картины трещин при разгружении объек­ та доследования, на который покрытие нанесено в нагруженном со­ стоянии.

состояния покрытия, которое трансформируется из плоского в квази-

линейное и теряет чувствительность к изменению аг. Поэтому.при увеличении нагрузки и достижении напряжением <т2 предела прочности

можно получить оба семейства изостат. Такая картина трещин на­ блюдается при нагружении толстостенных и тонкостенных цилин­ дров внутренним давлением. При возрастании давления первые трещины на поверхности цилиндра образуются вначале в осевом направлении, а затем и в окружном.

3. ог « о2 >* 0. Это случай всестороннего растяжения, для кото­ рого круг Мора вырождается в точку и по всем направлениям дей­ ствуют напряжения, равные главным. Ориентировка трещин в этом случае носит случайный характер и весьма чувствительна к анизотро­ пии свойств материала покрытия. Картина трещин подобного типа (рис. 66, в) обычно возникает в сферических элементах конструкций,

нагрузке Р.

В качестве хрупких покрытий широко применяются такие виды покрытий, как жидкое и твердое покрытия на основе канифоли, эмалевое (керамическое), естественные и наклеиваемые пленки [19, 27]. Они наносятся на объекты исследования кисточкой, нали­ вом, погружением, распылением, наплавлением или газопламенным напылением, а также образуются на поверхности объекта при нагре­ ве металла и электрохимической обработке.

Наибольшее распространение в практике измерений получили канифольные покрытия с растворителем, наносимые в жидком со­ стоянии (лак); канифольные покрытия без растворителя, наносимые на поверхность наплавлением или газопламенным напылением; эмалевые покрытия для исследований при повышенных температу­ рах, получаемые путем оплавления при нагреве с деталью. Тензочувствительность хрупких покрытий и точность оценки напряжений зависят от их типа и состояния, условий и способов нанесения, ус­ ловия формирования покрытия на поверхности элемента конструк­ ции (температуры и влажности, режима термообработки, условий затвердевания), условий испытания и характера напряженного со­ стояния в месте образования трещин, т. е. от большого количества факторов, учет которых должен базироваться на тщательной отра­ ботке технологии получения покрытий, на результатах проведения обязательных тарировок и на обеспечении соответствия определенных типов покрытий определенным условиям испытаний. В общем слу­ чае тензочувствительность хрупких покрытий изменяется в преде­ лах 0,02— 0,2 %.

Стабильностью свойств характеризуются покрытия, представля­ ющие собой естественные и наклеиваемые хрупкие пленки. В ка-