光弹性模型的应力条纹级数值的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种光弹性模型的应力条纹级数值的处理方法，包括以下步骤：a、选取旋转光弹性模型试验件的局部采用与光弹性模型相同的制作方法制作辅助光弹性模型；b、把作用在辅助光弹性模型上的旋转离心力转换为拉力，对辅助光弹性模型进行分级增量冻结加载；c、获取经过分级增量冻结加载后的辅助光弹性模型的应力条纹级数值的试验数据并对试验数据进行曲线拟合；d、利用拟合数据变量修正光弹性模型的应力条纹级数值。用本处理方法得到的模型应力条纹级数值更接近真实的应力水平。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，包括以下步骤：a、选取旋转光弹性模型试验件的局部采用与光弹性模型相同的制作方法制作辅助光弹性模型；b、把作用在辅助光弹性模型上的旋转离心力转换为拉力，对辅助光弹性模型进行分级增量冻结加载；c、获取经过分级增量冻结加载后的辅助光弹性模型的应力条纹级数值的试验数据并对试验数据进行曲线拟合；d、利用拟合数据变量修正光弹性模型的应力条纹级数值。用本处理方法得到的模型应力条纹级数值更接近真实的应力水平。【专利说明】
本专利技术涉及光弹性试验领域，特别地，涉及一种。
技术介绍
目前，采用光弹性试验获得试验件的应力分布是在产品原型设计中用来评估工作应力的主要技术手段，在产品设计强度分析上占有重要地位。光弹性试验对象为光弹性模型，随着航空技术的发展，原型件为高速旋转件的试验件越来越多，但光弹性模型不适合在高速下旋转，试验设备对施加的载荷有一定的限制，有时试验后模型中的应力条纹稀疏，最高应力条纹级数值偏小，这种情况下读出的模型应力条纹级数值误差较大，导致试验的精确度低。光弹性模型还存在边缘效应、“云雾”现象和加工应力等初始条纹干扰模型边界等差线和等倾线规律的问题，导致试验的精确度降低。对模型中存在边缘效应“云雾”现象，为了降低它们对试验的影响，把模型放置在平衡湿度的环境中或放入干燥器中保存可减少边缘效应，上述方法对多数光弹性试验都是有效的，但对低速旋转下模型条纹级数值偏小这种情况存在两个方面的不足:一是条纹倍增法在增加条纹级数值的同时也同等幅度增加了边缘效应和“云雾”的条纹级数值，不能理想的消除边缘效应和“云雾”等初始应力条纹对试验数据带来的误差；二是把模型放置在平衡湿度的环境中或放入干燥器中保存可减少边缘效应等初始应力条纹、退火可部分消除“云雾”，但仍然存在级数比较低的初始应力条纹，这有时给载荷不大，试验后模型中条纹级数值偏小的试验数据较大的误差。常规的处理方法不能完全消除初始应力，载荷较大时因初始应力较小，它给试验带来的误差相对较小，但载荷较小时，它有时给试验数据带来的误差较大，导致此时试验的精确度不能有效控制。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种，以解决现有光弹性试验获取旋转件的应力条纹级数值的处理方法精确度低；低速旋转条件，离心小载荷下模型应力条纹稀疏，应力条纹级数值小，初始应力条纹严重干扰模型应力条纹级数值的准确判读，导致试验的精确度不能有效控制的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种，包括以下步骤:a、选取旋转光弹性模型试验件的局部采用与光弹性模型相同的制作方法制作辅助光弹性模型；b、把作用在辅助光弹性模型上的旋转离心力转换为拉力，对辅助光弹性模型进行分级增量冻结加载；C、获取经过分级增量冻结加载后的辅助光弹性模型的应力条纹级数值的试验数据并对试验数据进行曲线拟合；d、利用拟合数据变量修正光弹性模型的应力条纹级数值。进一步地，步骤a中制作辅助光弹性模型包括以下步骤:e、确定旋转光弹性模型试验件上用于旋转试验的部分；f、针对旋转光弹性模型试验件上用于旋转试验的部分进行辅助光弹性模型的设计；g、根据设计，利用制作光弹性模型的方法进行辅助光弹性模型的制作加工。优选地，光弹性模型的方法采用真空浇注法。进一步地，步骤e中，用于制作辅助光弹性模型的旋转光弹性模型试验件局部根据旋转应力分析需要进行选取；从选取的部分中取一部分作为辅助光弹性模型的主体，主体的形状、尺寸和加工精度三个指标与旋转光弹性模型试验件的对应部分相同。进一步地，辅助光弹性模型还包括加载体，加载体的设计满足圣维南原理。进一步地，加载体与主体之间的连接处为平滑过渡，加载体用于加载的部分的形状和尺寸与光弹性模型的转接部位相匹配。进一步地，步骤b中对辅助光弹性模型分级进行冻结加载包括:h、选取五套辅助光弹性模型试验件，并把五套辅助光弹性模型安装在辅助加载装置上；1、五套辅助光弹性模型试验件分别处于五个不同的荷载级别进行加载；j、对已加载的五套辅助光弹性模型随旋转光弹性模型试验件一起进行冻结。进一步地，步骤i中的五个不同的荷载级别为F、2F、3F、4F、5F，其中F是指光弹性试验模型应力条纹级数值最大点对应的荷载，F前的数字为荷载的倍数。5F对应的最高应力条纹级数值减去初始应力条纹级数值后除以5作为光弹性模型在载荷为F时的最高应力条纹级数值。进一步地，步骤j中的冻结在温控箱中进行，对安装加载好的旋转光弹性模型试验件以及辅助光弹性模型同时进行温控；温控曲线为Ih由室温升至80°C，保温24h后以20C /h的速率上升至120°C，保温24h后以2°C /h的速率上升至150°C，保温8h_24h后以10C /h的速率下降到80°C，停止温控，模型自然冷却到室温。进一步地，步骤c中获取辅助光弹性模型的试验数据并对试验数据进行曲线拟合包括:把辅助光弹性模型从辅助加载装置中取出；沿应力峰值最大方向进行切片；用偏光仪读出各级载荷下对应的最大应力条纹级数值；针对五个不同荷载级别条件下读出的应力条纹级数值绘制载荷与条纹级数值的拟合曲线。进一步地，步骤d中对光弹性试验的模型应力条纹级数值进行修正包括:用偏光仪读出光弹性试验各点的模型应力条纹级数值；从载荷与条纹级数值的拟合曲线中得出初始应力条纹级数值；光弹性试验的模型应力条纹级数值减去初始应力条纹级数值得到修正后的模型应力条纹级数值。本专利技术具有以下有益效果:1、本方法对光弹性试验原始数据进行修正提高了光弹性试验的精确度，辅助光弹性模型相对光弹性模型本身的加工费用低。辅助光弹性模型采用与光弹性模型相同的原材料、相同制作方法制作，采用同一批毛胚、相同的加工设备和加工方法制作辅助光弹性试验模型，这保证了辅助光弹性试验模型的初始应力条纹与光弹性模型本身的初始应力条纹基本相同，通过曲线拟合可求出辅助光弹性模型的初始应力条纹，光弹性模型的应力条纹级数值减去辅助光弹性模型得初始应力条纹得到各点应力条纹级数值值更接近真实，从而提高了光弹性试验的精确度。用本处理方法得到的模型应力条纹级数值更接近真实的应力水平。2、本方法提高了试验载荷较小时的读数精确度，有效减小了初始应力条纹对应力条纹级数值准确判读的干扰，试验的精确度能够得到有效控制。3、本方法适合用于旋转试验件转速较低时光弹性“冻结”试验数据的修正，采用的辅助光弹性模型与试验模型是相同的原材料、相同的加工方法制作而成。这保证了辅助光弹性模型与试验模型的初始应力基本相同。4.对辅助光弹性模型成比例的加大载荷，条纹级数值明显增加，降低了初始应力对试验数据的影响。5、本方法对施加载荷小，应力条纹比较稀疏的光弹性冻结试验原始数据的修正也适用。6、辅助加载装置可重复使用，不需要重新设计、加工。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。【专利附图】【附图说明】构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中:图1是本专利技术优选实施例的光弹性模型的应力条纹级数的处理方法的流程示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光弹性模型的应力条纹级数值的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：a、选取旋转光弹性模型试验件的局部采用与光弹性模型相同的制作方法制作辅助光弹性模型；b、把作用在所述辅助光弹性模型上的旋转离心力转换为拉力，对所述辅助光弹性模型进行分级增量冻结加载；c、获取经过分级增量冻结加载后的所述辅助光弹性模型的应力条纹级数值的试验数据并对所述试验数据进行曲线拟合；d、利用拟合数据变量修正光弹性模型的应力条纹级数值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭天才，廖学军，刘飞春，
申请(专利权)人：中国航空动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43