Определение углов наклона поверхности тонких пластин методом голографического муара

В данной работе показано, что если при записи голограмм регистрирующую среду располагать на значительном расстоянии от поверхности рабочего растра, то регистрируемая оптическая информация в большей степени определяется углами наклона изучаемой поверхности. При выводе разрешающего уравнения нормальная компонента вектора перемещения раскладывалась в ряд Тейлора в окрестности точки исследуемой поверхности, формирующей опорный пучок. В уравнении удерживался только линейный член ряда. Также учтено, что для пластин средней толщины касательные к пластине перемещения пропорциональны углу наклона. В статье описывается методика нанесения рабочего растра на исследуемую поверхность с применением растр-реплики. Приведены результаты исследования изгиба тонкой, круглой, жестко защемленной пластины. Жесткое защемление моделировалось резким изменением толщины пластины. Пластина изготавливалась на токарном станке. Средняя цилиндрическая жесткость определялась экспериментально, по величине максимального прогиба пластины, определенной с помощью голографической интерферометрии. При проведении испытаний записывалась двухэкспозиционная голограмма во встречных пучках при разных уровнях гидростатического давления на пластину. Регистрировались картины интерференционных полос, наблюдаемые в проходящем через голограмму свете в +1-м и –1-м порядках дифракции. Координаты центра интерференционных полос на картинах определялись вручную. Информация, полученная в +1-м и –1-м порядках, аппроксимировалась степенными полиномами с помощью программы для работы с электронными таблицами Excel. За уравнение углов наклона средней линии пластины принималась полуразность этих полиномов. Получено хорошее совпадение экспериментальных данных, обработанных с помощью новых разрешающих уравнений, с теоретическим решением.

1. Денисюк Ю. Н. Принципы голографии. Ленинград : Издательство Государственного оптического института имени С. И. Вавилова, 1979. 125 с.

2. Yoshizawa T. Handbook of Optical Metrology: Principles and Applications. Second Edition. CRC Press, 2015. 919 p.

3. Zhilkin V. A. Application of superimposed holographic interferometers in experimental mechanics // Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 1992. № 2. Р. 245–283.

4. Герасимов С. И., Жилкин В. А. Накладная голографическая интерферометрия непрозрачных объектов при низких температурах // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2004. № 1 С. 63–69.

5. Герасимов С. И., Жилкин В. А. Контактный голографический интерферометр для исследования деформаций оболочек вращения малой кривизны // Прикладная механика и техническая физика. 2006. Т. 47, № 3 (277). С. 176–183.

6. Жилкин В. А., Зиновьев В. Б. Возможные методы расшифровки голографических объемных интерферограмм, записанных у поверхности металлизированных растров // Механика деформируемого тела и расчет транспортных сооружений. Новосибирск, 1980. С. 113–120.

7. Накладные голографические интерферометры / В. А. Жилкин, Л. А. Борыняк, С. И. Герасимов, В. Б. Зиновьев // Интерференционно-оптические методы механики твердого деформируемого тела и механики горных пород : сборник тезисов. 1985. С. 68.

8. Жилкин В. А., Герасимов С. И. О возможности изучения деформированного состояния изделий с помощью накладного интерферометра // Журнал технической физики. 1982. Т. 52, № 10. С. 2079–2085.

9. Герасимов С. И., Жилкин В. А. Исследование деформирования деревянного нагельного соединения элемента моста методом контактной голографической интерферометрии // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 12 (636). С. 105–109.

10. Герасимов С. И., Жилкин В. А. Исследование деформирования деревяннонго соединения элемента моста методом контактной голографической интерферометрии // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2011. № 12 (636). С. 105–109.

11. Жилкин В. А., Попов А. М. Голографический муаровый метод. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 1979. Т. 45, № 11. С. 1039–1042.

12. Жилкин В. А. Исследование упругопластических задач методом голографического муара // Проблемы прочности. 1984. № 12. С. 69–75.

13. Волков И. В. Внестендовая спекл-голография, использование голографической и спекл-интерферометрии при измерении деформаций натурных конструкций // Компьютерная оптика. 2010. Т. 34, № 1. С. 82–89.

14. Razumovsky I. A. Interference-Optical Methods of Solid Mechanics. Berlin Heidelberg : Springer, 2011. 180 p.

15. Экспериментальное определение допустимых расстояний между нагелями в древесине / А. М. Попов, В. Б. Зиновьев, Л. И. Ким, Л. А. Сподарева // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2012. № 28. С. 160–167.

16. Чижевский К. Г. Расчет круглых и кольцевых пластин : справочное пособие. Ленинград : Машиностроение, Ленинградское отделение, 1977. 184 с.

17. Попов А. М., Зиновьев В. Б., Сподарева Л. А. Деформированное состояние элементов деревянных конструкций вблизи нагеля круглого сечения // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2015. № 3. С. 77–80.