Лабораторные работы по исследованию напряженно-деформированного состояния деталей машин поляризационно-оптическим методом

Человек в наше время не мыслит своего образования вне высшей школы. Типичным ее представителем является современный университет гумбольдтовского типа, сочетающий образование с исследованиями. Человечество нуждается в хорошо сделанной инженерной работе, что в свою очередь требует образованных инженеров. Подготовить их для будущей работы необходимо так, чтобы это удовлетворяло и работника, и работодателя. Таким образом, образовательные проблемы формулируются достаточно отчетливо: нам надлежит научить будущего специалиста успешно использовать все возможности современной науки и технологии для решения задач необходимого продвижения вперед в производстве и качества производимого.

Демонстрационный физический эксперимент один из важнейших средств познания материального мира. С демонстрационным экспериментом неразрывно формирование научного мировоззрения и развитие физического мышления при изучении сложных технических наук. Физический эксперимент оказывает большое влияние на формирование теоретического и образного мышления, обеспечивает развитие навыков в самостоятельной работе студентов.

Древняя мудрость гласит: «Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать». Во время рождения этой поговорки никто еще не мог и подозревать о том, что когда-нибудь появятся такие феномены, как «виртуальная реальность», лазерные информационные технологии, поляризационно-оптические методы исследований напряжения в деталях машин.

Поляризационно-оптический метод исследования напряжений и деформаций основан на свойствах некоторых оптических активных материалов разлагать поляризованный свет в направлении главных напряжений, возникающих в теле под действием приложенной нагрузки. Система поляризационно-оптических приборов позволяет не только демонстрировать физические явления на модельных деталях, но и помогает будущему инженеру увидеть конструктивные недостатки проектируемых машин и своевременно устранять их без лишних затрат.

Для исследования деформаций и напряжений в деталях машин могут быть использованы следующие лабораторные установки:

а) поляризационно-интерфереометрическая установка ИПУ, изготовленная на базе гелий-неонового лазера;

б) поляризационная установка ППУ-4, полярископ «Zeiss-300», фотоаппарат «Зенит», нагрузочное устройство;

в) поляризационно-оптические установки одностороннего монтажа V и Т-образного типа, где используются монохрометрические источники света – лампы СВДШ-500, ДнаС-18 (установка Т-образного типа изготовлена на базе поляризационного микроскопа МП-7).

Модели деталей машин изготавливаются из двух групп оптических материалов: высокомолекулярных соединений (целлулоид, фенолформальдегидные смолы, эпоксидные смолы), материалов на желатинно-глицериновой основе (игдантин).

При выполнении лабораторных работ перед студентами ставятся следующие задачи:

- освоить методику исследования напряженно-деформированного состояния поляризационно-оптическим методом и приложение этого метода к определению напряжений в деталях машин;

- изучить граничные условия процессов и проанализировать теоретические предпосылки о характере и величине действующих напряжений;

- выбрать способ моделирования (плоские упругие модели, модели с оптическим чувствительным покрытием, объемные упругие модели для «замораживания» напряжений (деформаций));

• изготовить модели с соблюдением теории подобия;

• создать нагрузочное устройство;

• выбрать способ расшифровки напряжений;

• проанализировать напряженно-оптические параметры.

Постановка эксперимента и выбор условий его осуществления

позволяет студенту самостоятельно убедиться в правильности выбранного им технического решения.