О методе определения неоднородного поля остаточных напряжений с использованием цифровой спекл-интерферометрии и метода сверления отверстий

Abstract

Обсуждаются результаты современных экспериментально-теоретических исследований актуальной за- дачи определения трёхмерного неоднородного напряжённого состояния физическими методами и методами механики деформируемого твёрдого тела в проблеме создания современных интеллектуальных инженерных систем при их проектировании и безопасной эксплуатации. Современные физические модели описывают физические закономерности остаточных состояний, связанных с изменениями структуры тела, взаимодействия дефектов и дислокаций в поле микро- и мезо напряжений. При этом остаются вопросы перехода на макроуровень, построения многоуровневых моделей, применения этих моделей в инженерной практике. В рамках феноменологических подходов в общем случае решение этой задачи требует решения трёхмерных обратных задач термоупругопластичности. Описывается известный механический метод определения однородного поля остаточных упругих напряжений, рекомендованный Стандартом ASTM E837, и метод определения неоднородного (в плоскости) поля остаточных упругих напряжений, предложенный одним из авторов. В данной работе на основе экспериментального определения компонент вектора перемещения методом точечного пошагового сверления отверстий и обработки данных средствами цифровой спекл-интерферометрии и корреляции цифровых изображений строится метод определения трёхмерного неоднородного остаточного упругого напряжённо-деформированного состояния. Определяющие соотношения для компонент вектора перемещений записываются в виде интегральных операторов Вольтерра. Базовые функции операторов являются функциями четырёх переменных: координат цилиндрической системы (r, θ, z), связанной с отверстием, и глубины отверстия h. Представляется метод верификации базовых функций. Далее задача сводится к определению трёх функций перемещений от трёх переменных: радиуса отверстия r, h и z. Проводится численное моделирование базовых функций. Полученные результаты согласуются с известными экспериментальными данными и расчётными значениями компонент тензора деформаций поверхности тела в зависимости от глубины отверстия по стандарту ASTM E837. связанных с реализацией краевых условий на рёбрах поверхности при теоретическом и численном моделировании.