Разработка и применение методов голографической и спекл-интерферометрии для исследования контактных взаимодействий в разъемных узлах уплотнений ЯЭУ

• Автор: Осинцев, Андрей Вениаминович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 191 с. : ил

1.1. Влияние случайного изменения микрорельефа поверхности

тела на контраст несущих интерференционных полос в методах голографической интерферометрии и спеклфотографии .

1.1.1. Контраст интерференционных полос в методе голографической интерферометрии.

1.1.2. Контраст интерференционных полос типа Юнга в

методе спеклфотографии

1.2. Визуализация зон с необратимым изменением элементов микрорельефом поверхности тела методами когерентной оптики . .

1.2.1. Метод голографической интерферометрии

1.2.2. Метод спеклфотографии.

1.3. Экспериментальное исследование влияния величины контактных давлений на контраст несущих полос в методах голографической интерферометрии и спеклфотографии
1.3.1. Зависимость между величинами контактных давлений и контрастом несущих полос при необратимом изменении регулярного микрорельефа поверхности тела.
1.3.2. Влияние величины контактных давлений, механических свойств материалов и параметров нерегулярной шероховатости поверхностей контактирующих тел на контраст несущих интерференционных полос.
1.3.3. Измерение контактных давлений
Выводы к главе
Глава 2. Экспериментальная проверка методов визуализации поверхности контакта, измерения контактных давлений и перемещений взаимодействующих тел.
2.1. Визуализация поверхности контакта тел с шероховатыми поверхностями
2.1.1. Контакт сферического индентора с плоской плитой .
2.1.2. Определение характера контактных взаимодействий . . .
2.2. Определение контактных давлений по поверхности контакта. .
2.2.1. Механический контакт торца цилиндра с плитой
2.2.2. Контактные давления между двумя плитами во фрагменте болтового соединения.
2.3. Регистрация перемещений контактирующих тел.
2.3.1. Измерение сближения контактирующих тел
2.3.2. Измерение остаточной осадки по поверхности контакта .
2.4. Установка для измерения контраста несущих полос
2.4.1. Измерение контраста голографических интерференционных полос.
2.4.2. Измерение контраста несущих полос Юнга в методе спеклфотографии
2.5. Оценка погрешности измерений
2.5.1. Погрешность измерения перемещений.
2.5.2. Погрешность определения размеров
поверхности контакта.
2.5.3. Погрешность измерения контактных давлений
Выводы к главе 2.
Глава 3. Исследование напряженнодеформированного состояния узла
уплотнения датчика положения линейного реактора ВВЭР0 .
3.1. Описание модели исследования
3.2. Методика нагружения узла уплотнения ДПЛ.
3.3. Определение перемещений элементов патрубка ДПЛ в районе уплотняющей прокладки под действием сжимающего усилия, имитирующего затяг шпилек.
3.3.1. Определение радиальных перемещений элементов патрубка ДПЛ методом голографической интерферометрии . . .
3.3.2. Определение осевых перемещений элементов патрубка ДПЛ методом спеклфотографии
3.3.3. Результаты измерений .
3.4. Определение распределения контактных давлений по торцевой поверхности уплотняющей прокладки под действием сжимающего усилия, имитирующего затяг шпилек
3.4.1. Определение распределения контактных давлений по торцевой поверхности уплотняющей прокладки методом спеклфотографии
3.4.2. Результаты измерения контактных давлений.
Выводы к главе 3.
Глава 4. Определение контактных давлений и силовых факторов в узле
уплотнительного соединения подвеска тракт технологического канала и корпус расходомера реактора РБМК1 ООО
4.1. Объект исследования и описание нагружающего устройства .
4.1.1. Прокладки КАГУ и НПМ
4.1.2. Модель уплотнительного соединения
4.2. Исследование модели уплотнительного соединения с прокладками КАГУ и НПМ методами голографической
интерферометрии и спеклфотографии
4.2.1. Визуализация поверхности контакта прокладок при
различных величинах осевой нагрузки методом
голографической интерферометрии.
4.2.2. Определение контактных давлений по торцевой поверхности прокладок и силовых факторов, действующих в элементах уплотнительного соединения .
4.3. Результаты исследований и их анализ
Выводы к главе
Заключение.
Библиографический список использованной литературы.
Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Получены математические зависимости связи контраста несущих интерференционных полос в методах голографической интерферометрии и спеклфотографии в случае изменения микрорельефа поверхности тела между двумя экспозициями. Показано, что изменение контраста интерференционных полос однозначно связано с необратимыми изменениями микрорельефа поверхности в результате контактного взаимодействия тел, и, как следствие этого, с величиной контактных давлений. Это позволяет использовать указанные методы для определения распределений контактных давлений по поверхности контакта. Используя оптическую схему одновременной регистрации голографических интерферограмм и спеклфотографий, в рамках одного эксперимента, осуществлено сравнение чувствительностей указанных методов при измерении контактных давлений. На основе проведенного анализа существующих возможностей методов голографической интерферометрии и спеклфотографии и перспектив развития, показана возможность их использования для решения контактных задач при взаимодействии реальных тел с шероховатыми поверхностями в условиях штатного нагружения. Во второй главе приведены примеры использования существующих, и разработанных в диссертационной работе, методик визуализации поверхности контакта, определения характера контактного взаимодействия тел, измерения величин контактных давлений, взаимного сближения контактирующих тел и остаточной осадки зоны контакта, основанных на применении методов голографической интерферометрии и спеклфотографии. Осуществлено экспериментальное тестирование представленных методик на примерах решения классических контактных задач Герца. Хорошее совпадение теоретических результатов с данными, полученными с помощью методов когерентной оптики, показывает возможности реального использования методов когерентной оптики при экспериментальном решении задач механики контактных взаимодействий. Представлена блоксхема установки для изучения контактных явлений, позволяющая осуществлять обработку интерферограмм, зарегистрированных с помощью корреляционных методов голографической интерферометрии и спеклфотографии. В третьей главе представлены результаты исследования напряженнодеформированного состояния узла уплотнения ДПЛ с заглушкой реактора ВВЭР0 при различных величинах осевого усилия, моделирующего затяг шпилек. На модели, изготовленной из натурных материалов в масштабе , определены осевые и радиальные перемещения точек фланца ДПЛ и заглушки, в зоне, максимально приближенной к прокладке, и распределения контактных давлений по поперечному сечению кольцевой поверхности контакта торца прокладки с заглушкой под действием осевой сжимающей нагрузки. Четвертая глава посвящена экспериментальному исследованию модели уплотнительного соединения узла подвеска тракт технологического канала и корпус расходомера реактора РБМК при различных величинах осевого усилия, начальных зазорах, и прокладках различных типов методами когерентной оптики. Получены новые экспериментальные данные по испытаниям в гнезде уплотнительного соединения прокладок типов КАГУ кольцевые армированные графитовые уплотнения и НПМ нетканые проволочные материалы, которые позволяют оценить и сопоставить минимальные осевые усилия поджатия указанных типов прокладок, обеспечивающие непрерывный контакт но всей торцевой поверхности прокладки и дном гнезда уплотнения. Определены распределения контактных давлений по поперечному сечению кольцевой поверхности контакта торца прокладки с дном гнезда уплотнения при различных значениях осевой нагрузки и типах используемых прокладок. Получены значения силовых факторов в уплотнительном соединении, таких как, силы трения, действующие по наружной и внутренней поверхностям прокладки, а так же осевой силы, действующей на торцевую поверхность дна гнезда уплотнения для различных значений осевой нагрузки и типов исследуемых прокладок. Разработанные в диссертации методы экспериментального исследования размеров поверхности контакта, величин контактных давлений и взаимного сближения тел, основанные на использовании методов голографической интерферометрии и спеклфотографии, а также результаты исследований внедрены и использованы при прочностных расчетах элементов конструкций ЯЭУ в организациях ОКБ Гидропресс, НИКИЭТ. РБМК.