Разработка автоматической системы анализа спекл-фотографий и электронных спекл-изображений для исследования закономерностей пластической деформации

• Автор: Павличев, Кирилл Викторович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. МЕТОДЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ТВЁРДЫХ ТЕЛ

1Л. Пластическая деформация твердых тел

1.2. Экспериментальные методы исследования полей деформаций

1.2Л. Методы муаровых полос и сеток

1.2.2. Метод хрупких тензочувствительных покрытий

1.2 3. Метод оптически-чувствительных покрытий

1.3. Голографические экспериментальные методы исследования полей деформаций

1.3.1. Физические основы метода голографической интерферометрии и особенности его применения
1.3.2. Методы получения голографических интерферограмм
1.3.3. Метод голографического муара. Общая оценка методов
голографической интерферометрии
1.4. Спекл-интерферометрия и спекл-фотография
1.4.1. Метод спекл-интерферометрии
1.4.2. Метод спекл-фотографии
1.4.3. Сочетание современных расчетных и экспериментальных методов
РАЗДЕЛ 2. АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ АНАЛИЗА СПЕКЛ-ФОТОГРАФИЙ
2.1. Эффективность применения метода двухэкспозиционной спекл-фотографии
2.2. Устройство и схема работы аппаратной части
и программы управления
2.3. Программа обработки результатов
2.4. Погрешности измерений
2.5. Пример полученных с применением прибора расшифровки данных

РАЗДЕЛ 3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ОПТИКО-ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
ЛОКАЛИЗОВАННОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ
ЗЛ. Основной принцип работы оптико-телевизионного комплекса
3.2. Устройство и схема работы аппаратной части
3.3. Измерение шума матрицы цифровой камеры
3.4. Алгоритмы программ обработки
3.5. Данные, получаемые с применением оптико-телевизионного
комплекса
РАЗДЕЛ 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ ПРИБОРОВ
ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ
4.1. Материалы и приборы исследования
4.2. Анализ исследования пластической деформации стали 09Г2С
4.3. Исследование кинетики фронтов локализованной деформации
в сплаве Д
4.4. Анализ данных, полученных на сплаве Д1 при совместном использовании метода классической спекл-фотографии и метода
электронной спекл-фотографии
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Традиционно одной из интереснейших тем в теоретической и прикладной физике является проблема деформации твердого тела. И это не случайно, так как она связана с насущными потребностями современного производства: различного рода деформации материалов в конструкциях и объектах способны не только вывести из строя отдельные механизмы, но и привести к катастрофическим последствиям (разрушению мостов, зданий и т. д.).
Развитие современного производства тесно связано с решением задач прочности. Первым и важнейшим этапом в решении этих задач при проектировании конструкций (машин, объектов) является определение деформаций, напряжений и перемещений в их элементах, воспринимающих нагрузки. Сложность этих задач в настоящее время требует применения экспериментальных и численных методов, получивших в последние годы существенное развитие.
Высокая эффективность современных численных методов теории упругости и пластичности, использующих ЭВМ, не устраняет необходимость применения экспериментальных методов при решении различного рода теоретических и практических задач.
Существуют задачи определения полей деформаций и напряжений и задачи определения деформаций и напряжений в известных заранее точках или сечениях детали. Когда необходимо установить в элементе конструкции наиболее напряженные точки и сечения или получить для расчета значения градиентов деформаций и напряжений, решают задачу определения полей деформаций и напряжений. Кроме того, эту задачу необходимо решать и при обеспечении прочности, жесткости и снижения материалоемкости конструкций, а также в тех случаях, когда распределение деформаций и напряжений в процессе работы конструкции изменяется. Поэтому так важно использование эффективных методов определения точности и достоверности полученных экспериментальных данных.

граммы позволяет наблюдать интерференцию световых волн, смещенных во времени.
Разновидностью метода двух экспозиций можно считать метод сэндвич-голографической интерферометрии, в котором световые волны, отраженные от поверхности деформируемого тела в двух его состояниях, могут быть записаны на отдельных голограммах, и при их одновременном восстановлении можно также наблюдать интерференционные полосы. Техническая реализация этого метода базируется на использовании специального кинематического устройства для точного возвращения голограммы на место экспонирования. Следует иметь в виду, что реализация метода связана с большими техническими трудностями. Основным же преимуществом метода сэндвич-голографической интерферометрии является возможность записать голограммы ряда последовательных состояний поверхности деформируемого тела и затем интерферометрически сравнить любую пару этих состояний. Получив картину интерференционных полос требуемой частоты, обе фотопластинки можно склеить по торцам и образовать сэндвич, аналогичный одной дважды экспонированной голограмме. Очевидно, что восстановленное изображение так же, как и в методе двух экспозиций, будет промодулировано полосами с косинусоидальным распределением интенсивности [1].
Другой вариант голографической интерферометрии позволяет работать в реальном времени. В этом случае интерферируют волны, одна из которых восстановлена с помощью голограммы объекта, записанной в его исходном состоянии, а другая непосредственно рассеивается деформируемым объектом. Зарегистрируем голограмму исследуемого объекта на фотопластинке. После фотографической обработки точно возвратим ее на место экспонирования. Если теперь наблюдать объект через голограмму и плавно нагружать его, то можно увидеть интерференционные полосы, меняющие свою форму и частоту в соответствии с изменениями, происходящими с объектом. Интерференционные полосы, наблюдаемые с помощью метода реального времени, характеризуют динамику перемещения точек поверхности тела. Интенсив-