POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY1

M E C H AN I K A
TEORETYCZNA
I STOSOWANA
3, 17 (1979)
1
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY '
JOCH EN N A U M A N N (KARL- M ARKS- STAD T)
Przedstawione opracowanie daje przeglą d prac, przeprowadzonych w N R D od 1966
roku, gł ównie na Politechnice w Karl- M arx- Stadt, poś wię conych badaniom pól odkształ ceń plastycznych przy zastosowaniu metody mory.
1. Podstawy metody mory
M etoda mory jest jedną z kilku polowych metod badania odkształ ceń szczególnie
nadają cą się do badania pól odkształ ceń plastycznych. M etoda ta polega na nakł adaniu
2)
3)
obrazu siatki odkształ conej (siatki SO ) na obraz siatki wzorcowej SW [2]. W pracy
[3] wyprowadzono najogólniejsze zwią zki pomię dzy parametrami siatek, poł oż eniem
prą ż ków mory i gradientami 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 mory. Szczególnie proste zależ nośi c otrzymuje się wtedy, jeś il
do peł nego okreś lenia stanu odkształ cenia zostanie uż yta jako siatka przedmiotowa SO
siatka kratowa, której linie zorientowane są równolegle do osi współ rzę dnych.
Dla skł adowych przemieszczeń ux i u2 odnoś nie ustalonego w przestrzeni, kartezjańskiego, 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 gradientu przemieszczeń w y : •
an2 1}
on2
P raca stanowi rozszerzenie referatu przedstawionego n a VI I I Sympozjum D oś wiadczalnych Badań
w M echanice Ciał a Stał ego
Warszawa 4 - 6 wrześ nia 1978
2)
Siatka SO — siatka n an iesion a n a obiekt, która ulega odkształ ceniu.
3)
Siatka SW —si a t k a wzorcowa.
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 przemieszczenia Bij
(4) su - y («ij+ «/ , < ). dla iM ijN 1.
M etoda mory daje peł ne informacje o polu przemieszczeń jednakże wymaga dokł adnej
metody obliczeniowej. D la prowadzenia analizy wyników badań korzystne jest przeprowadzenie 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 x 2 = 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. Dyskretyzacja 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 . Ponieważ istnieje zazwyczaj duża liczba punktów pomiarowych jak również stosuje się tu technikę dyskretyzacji,
zaleca się przetwarzanie wartoś ci mierzonych przeprowadzić z pomocą komputerów.
2. Technika doś wiadczaln
a
Procedura 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 podano opis metody, która bazuje n a uprzednio przedstawionej przez Z andm ana
technice nanoszenia siatki (rys. 2). Oddzielnie przygotowane Siatki są nastę pnie naklejane na powierzchnię modelu. Zdecydowanymi zaletami tej metody są : oddzielenie techniki
kopiowania siatek od procesu nanoszenia siatek i nieduże wymagania odnoś nie przygotowania powierzchni modelu lub konstrukcji.
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY
417
Siatki SO mogą być wykonane na drodze procesu fotolitograficznego. G ł ówna zasada
polega n a trawieniu metalicznych warstw napylonych w próż ni, przy czym osł ony z emulsji
fotograficznej zapewniają selektywne dział anie ką pieli trawią cej (Rys. 3). D o wykonywania tych prac potrzebn e jest specjalne laboratorium . Pokazaną n a rys. 3 techniką
a) b)
noś nik pomocniczy
łłtltlHL
Rys. 2. Technika nanoszenia siatki
a) proces klejenia
b) zdejmowanie noś nika pomocniczego po utwardzeniu kleju
\\\\\\V
1
warstwa lakieru
xi fotokopiujqcego / / / / / / / / / / / kuplet
h)jHLJHŁJ!fllLJffl_IH_ trawiqco
ł J L Ł l ł i t l ł i t Miotło UF
d)
5 ! In
A\\\\\ .,\\1
JV/ / / / / / / / / / NaOH
e)
Ą - Z 1350
\W\\\\
ś wiatło UF
siatka kratowa
1
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 niow
e 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) Wywoływanie w 0,5% ł ugu sodowym, 10s.
h) Czę ś ciowe wytrawianie warstwy indu:
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.
6 M echanika teoretyczna
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 ywice epoksydowe, poliestry, polimetakrylany, poliuretany.' Jeś i l mają być mierzone duże odkształ cenia, wymaga się aby Jcleje posiadał y
Rys. 4. Nanoszona na obiekt siatka kratowa (50 linii/ mm). Dł ugość krawę dzi kwadratu siatki wynosi
okoł o 15 ,um
konsystencję od lepko- sprę ż ystej do gumopodobnej. W badaniach w ś wietle odbitym
należy ponadto zabarwić n a czarno klej w celu absorbcji ś wiatła pomię dzy punktami
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 temperaturze pokojowej
Ż ywic
e epoksydowe Epilox n p. Epilox E G K 19
(VEB Leuna- Werke) E G K 106
Klej polimeryzują cy do szkł a organicznego (PM M A) Kalloplast R
(VEB Spezialchemie Leipzig)
|e| < 50%
Klej o konsystencji cią gliwej N oś nik pomocniczy powinien być usuwany dopiero po ochł odzeniu próbki do — 30°C
Ż ywic
a 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 OM I AR OD KSZTAŁCEŃ PLASTYCZN YCH METODĄ MORY
419
jedna rodzina prą ż ków mory. Znakomicie nadają się jako siatki wzorcowe kopie o osnowie
z drobnoziarnistego fotograficznego- materiału srebro- ż elatynowego. Poniż je podano kilka
przykładów materiał ów fotograficznych przydatnych do kopiowania siatek:
Pł yty: Płyta holograficzna LP2 (8)
Płyta holograficzna LP3
Płyta ORWO LO2
Fototechniczna pł yta FU5
Filmy: Kreskowe i siatkowe filmy reprodukcyjne na stałym podłożu poliestrowym
(0,10 mm lub 0,18 mm gruboś ci)
np.: Film dokumentacyjny DK5
Film fototechniczny FU 5
Rys. 5. Powię kszenie odkształ conej kratowej siatki indowej (25 l/ mm) poddanej odkształ ceniu postaciowemu
ź ródło ś wiatła
filtr
monochromatyczny
tiltr polaryzacyjny
zaczerniona płyta totograticz
na
"K/ i, - ć wierć tał ówk
o
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 falówk
a jest ustawiona pod ką tem 45° do pł aszczyzny
polaryzacji. D o kamery przechodzą tylko te promienie, które dwukrotnie biegną przez ć wierć falówk
ę
i których pł aszczyzna drgań w nastę pstwie tego został a obrócona o 90°
6*
J. NAUMANN
420
Przy badaniach w ś wietle odbitym refleksy na powierzchniach granicznych zmniejszają kontrast obrazu mory, zapobiec temu może zastosowanie specjalnego ukł adu optycznego, którego schemat pokazano na 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 pomiaru dwu
współ rzę dnych np. produkcji (VEB Carl Zeiss Jena) ukł ad z cyfrowym wskaź nikiem poł oż enia i dziurkarką .
3. Przykłady zastosowania metody mory do badań pól odkształceń
Przy pomiarze odkształ ceń plastycznych moż na rozróż nić trzy zasadnicze grupy
zagadnień.
— Badanie noś noś i c elementów konstrukcyjnych lub konstrukcji w zakresie sprę ż ystoplastycznym 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 wymienionych grup zagadnień.
3.1. Noś noś
ć tarczy turbiny. Łopatki turbiny są poł ą czone z tarczą turbiny zamkiem
jodeł kowym. Obcią ż enie siłą 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 wiadczalna analiza noś noś i c zamka jodeł kowego przy zastosowaniu metody mory został a
przeprowadzona przy nastę pują cych zał oż eniach upraszczają cych:
— Zastą piono obcią ż enie siłą masową poprzez statyczne obcią ż enie czterech są siadują cych ł opatek.
— Symulowano odkształ cenia tarczy turbiny w podwyż szonej temperaturze, prowadzą c badania modelu w temperaturze pokojowej.
IN/ mm 2 ). 6,fnat.łopatek turbiny
500
materiał" topatek turbiny)
materiał modelowy
250
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
4
2
1
niklowy El 437B (60 ST 5632- 61), ś = 10~ 2 10" s" T = 500- 600°C Materiał modelowy: Al Zn Mg
4
1
1F26 e = 1,3 10" s- , T = 25°C
ś c i n a n i a/ £ 1 2 B O , 0 5 2
(E v = 0,060)
Rys. 8. Pole izotet po odcią ż eni
u
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 stośi c100 linii/ m naklejona na model przy uż yci
u
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)
[421]
422 3. N AU M AN N
Charakterystyki sprę ż yste materiał ów modelu i materiał 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 zamka 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 jednak ograniczona
przez ś cię cie gał ę zi.
3.2. Pomiar wydłuż ńe wzglę dnych spawanych rur stalowych. D la cienkoś ciennych rur spawanych 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 otoczeniu 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 na powierzchnię walcową rury. Jako siatka SW sł uży ta sama
siatka utrwalona na filmie.
D la tego zadania metoda mory okazał a się szczególnie przydatna ze wzglę du na swoje
unikalne wł aś ciwoś i c rejestracji duż ych odkształ ceń dla bardzo mał ych dł ugoś ci pomiarowych (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 mm wykonanej
z plastyfikowanej ż ywicy epoksydowej, n a którą nanoszona jest siatka. Bezpoś rednio
potem folie te mogą być naklejone na obiekt nawet w trudnych warunkach polowych
bez kosztownego przygotowania powierzchni. 'Siatka wzorcowa SW przy zakrzywionych
powierzchniach może być naniesiona na bł onie filmowej (rys. 12).
3.4. Wyciskanie za pomocą matrycy stoż kowej
. Jedną z wielu moż liwośi cstosowania metody
mory jest pomiar duż ych odkształ ceń plastycznych zachodzą cych w trakcie procesów
tł oczenia. D oś wiadczalno- teoretyczna metoda dostosowana do tego celu pozwala na określenie 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 tensora naprę ż eń.
(5) vt = ( © ^ O )
mm—6
os
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%
[423]
424
J. NAUMANN
fill Ś 2 1 0
(6)
(7)
2 £22 0
0 £33
£0,
= C23 = 0
gdzie vt oznacza wektor prę dkośi c
£ij tensor prę dkoś i c 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. Równania (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 OM I AR OD KSZTAŁCEŃ PLASTYCZN YCH METODĄ MORY
425
nego pł askiego pł ynię cia. Przykł ady takich badań podano na rys. 13. Metodyka doś wiadczalna 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 emontaż 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 tł oczenia wg zał oż onego programu z moż liwoś ą ci przerwania procesu co okreś lony
odcinek czasu At.
Rys. 14. Pole izotet przy płaskim 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 tak 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/ mm 2). W ś rodku pasma i na koń uc matrycy wystę pują naprę ż enia rozcią gają ce
[426]
POMIAR ODKSZTAŁCEŃ PLASTYCZNYCH METODĄ MORY
427
niach naprę ż enia posł uż ono się nastę pują cą zależ noś ą ci materiał u lepkosprę ż ystego
gdzie
dewiator naprę ż enia
h = j
przy czym
przedstawia 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. Proces przygotowania dokł adnych pół fabrykatów do wyciskania przeciwbież nego na zimno wymaga jednoczesnego dział ania sił y osiowej w czasie cię cia prę tów.
Pole izotet podane n a rys. 17 powstał o w trakcie ś cinania dzielonej cylindrycznej próbki,
sito I
kscin an ia I
V '
1/ / / / / / / / / / // / /
Y / / ' fff / / nrr.
- 30 - 25 - 20 - 15
- 10
Rys, 17. Pole izotet plastycznego odkształcenia podczas cię cia
Materiał : 100 Cr 6 (cią gniony na zimno).
Ś rednic
a prę ta 21 mm;
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 ; siła 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 kierunku osiowym. Uż ycie stali w miejsce podatnego materiał u modelowego 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 polikrystalicznego przedstawia proces bardzo skomplikowany fizycznie, który nie jest dostatecznie opisany przez rozwią zania równań róż niczkowych mechaniki kontinuum.
428
J. N AU M AN N
M etoda mory umoż liwia pomiar 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 na drodze rekrystalizacji. Pole izotet
uwidacznia, że pojedyncze ziarna na 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 3
• Ziarno 2
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 / mm 2
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: około 0,2 mm
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 metodom pomiarowym doś wiadczalnej mechaniki ciał a stał ego szczególnie wysokie wymagania. D otyczy to również
metody mory.
M etoda izotet daje uż yteczne wyniki dla próbek z karbami, przy uż yci
u siatek SO
0 gę stoś ci linii 100 l/ mm. Jeś i l m a być analizowane interesują ce z punktu widzenia mechaniki pę kania powstawanie stref plastycznych i począ tek rozwoju pę knię cia, zbyt mał a
czuł ość klasycznej metody izotet sprawia trudnoś 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 odkształ cenia tej strefy powodują przemieszczenia sztywnych poł ówek próbki wzglę dem
podpór. Iloś ciowa analiza tego rodzaju badań, przy już wzglę dnie duż ych odkształ ceniach
przedstawiona jest w pracach [16] i [17].
4. Perspektywy rozwoju metody mory.
Przedstawiona technika badawcza — metoda izotet, przystosowana jest do rozwią zywania róż nych zadań . Szczególnie szerokie jej stosowanie umoż liwi
a opracowana,
ł atwa w uż yciu, m etoda nanoszenia siatek. D alszy rozwój metody bę dzie przebiegał w kierun ku zwielokrotnienia liczby prą ż ków mory, co pozwoli n a podwyż szeni
e czuł oś ci
metody.
Literatura cytowana w tekś cie
1. J. HEYMANN, Stand und Entwkklung der experimentellen Festkorpermechanik an der Sektion MaschinenBauelemente. 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 Umformprobleme. VEB Fachbuchverlag Leipzig 1980.
4. W. PRAGER, Einfiihrung in die Kontinuumsmechanik. Birkhauser Verlag Basel und Stuttgart 1961.
5. F . ZANDMAN, The Transfer- Grid Method, a Practical Moire Stress Analysis Tool. Experimental Mechanics 7 (1967) 7, 19A - 22A.
6. W. OEHMLICH, Verfahren zur Herstellung ilbertragbarer metallischer Raster, insbesondere fiir die
Delmungsmefitechnik, DDR- 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. In: Beitrage zur
Spannungs- und Dehnungsanalyse VI. Akademie- Verlag Berlin 1970, 59- 112,
11. J. NAUMANN, Experimentelle Untersuchung eines starr- plastischen Deformationszustandes mittels des
Moire- Verfahrens. Wiss. Z . d.. Techn. Univers. Dresden 21 (1972) 1, 196- 200.
430 J. N AU M AN N
12. J. N AU M AN N , O prtmenenii metoda muara dlja • issledovantja vjazkoplasticeskogo tecenija. Vestnik
Moskovskogo U niversiteta. Serija I. Matematika, mechanika 1976, Ń . o 5, 88- 96
13. R . KU M M ER , Untersuchung zur W eiterentwicklung des Verfahrens Fliefischeren von Stahl. Dissertation
A. Technische Hochschule Karl- Marx- Stadt 1978.
14. J. H EYM AN N , W. TOTZ AU ER, Issledovanie plastić eskich deformacij v polikristallach metodom muara.
Izv. vyss. uć ebn. zavedenij. M aś in ostroen ei 1977, N o . 4, 18- 22.
15. R. BAU ER, unveroffentlichtes Manuskript.
16. E. SCH ICK, Untersuchungen zur Dehmmgsverteiltmg in belasteten Dreipunktbiegeproben. Wiss. Z . d.
Techn. Hochsch. Magdeburg 20 (1976) 4, 429- 433.
17. E. SCHICK, Untersuchungen zur Dehnungsverteihmg in CT - Proben. Wiss. Z. d. Techn. H ochsch. Magdeburg 21 (1977) 8, 887 - 890.
18. B. JANTSCHKE, Optische Grumllagen und Versuchstechnik der Moirestr.eifenmidtiplikation im Durchlicht. Wiss. Z. d. Techn. Hochsch. Karl- Marx- Stadt 18 (1976) V265- 271.
19. J. H EYM AN N , B. JAN TSCH KE, Kombination der Moirestreifemnultiplikation mit dem spannungsoptischen
Erstammgsverfahren. I n : Tagun g F estkorperm ech an ik. F estigkeitslehre u n d M aterialverh alten . D resden
1976. VEB F achbuchverlag Leipzig 1976, Ban d A, 1- 12.
20. J. N AU M AN N , B. JAN TSCH KE, Eine Theorie zur Moirestreifemnultiplikation bei zwei iiberlagerten Gittern.
Wiss. Z. d. Techn. Hochsch. Karl- Marx- Stadt 19 (1977) 3, 305- 316.
21. B. JAN TSCH KE, R, M EYER, Dehnungsmessimg an undurchsichtigen Bauteikn durcli Kopplung der Moiristreifenmultiplikation 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 Moirestreifenmultiplikation. Wiss. Z. d. Techn. Hochsch. Karl- Marx- Stadt 21 (1979) 3.
P e 3 io M e
H 3M E P E H H E nJIACTM ^IECKH X flE*OPMAU ,H H M ETOflOM MYAPA
o63op paGoT cAenanH tix B rjT P OT 1966 rofla, rnaBHWM o6pa3om B
l
B Kapji- MapKc- U lTaTj nocBJimeH iiwx HccjiefloaaHiinM nojieft njiacTH ieci<nx ;jecbopMau.HH
Myapa.
Summary
MEASUREMEN 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.
POLITECHNIKA 2 ję zyka niemieckiego
KARL- MARKS- STADT , , N R D
,
tł umaczył a
Joanna Kruszyń ska
Praca został a zł oż ona w Redakcji dnia 9 marca 1979 r.