Оценка напряженного состояния поликарбонатных монолитных листов оптико-поляризационными методами

Цели. Работа посвящена изучению возможности использования оптико-поляризационных методов для количественной оценки напряженного состояния и остаточных напряжений в поликарбонатных монолитных листах. Эти напряжения являются основными причинами растрескивания листов поликарбоната и изделий из них.

Методы. Объектами исследования являлись образцы поликарбонатных монолитных листов различных производителей («Monogal» и «Novattro»). Для исследования напряженного состояния образцов использовали методы двойного лучепреломления и анализ интерференционных изображений образцов, полученных в поляризованном свете в скрещенных поляроидах.

Результаты. Показана эффективность использования оптико-поляризационных методов исследования: двойного лучепреломления и анализа характеристик объединенного спектра интерференционных изображений напряженных образцов поликарбоната. Проведена оценка остаточных напряжений в монолитных поликарбонатных листах различных производителей.

Выводы. Установлена количественная связь между натяжениями, действующими на образцы поликарбоната, их двойного лучепреломления и характеристиками объединенного спектра интерференционных изображений нагруженных образцов, полученных в поляризованном свете в скрещенных поляроидах. Показана возможность количественнойоценки значений остаточных напряжений в монолитных листах поликарбоната на основе анализа их спектров интерференционных изображений. Измеренные остаточные напряжения не превысили 1 МПа.

1. Марков А.В., Семеняк П.А. Растрескивание листового монолитного поликарбоната в напряженном состоянии. Тонкие химические технологии. 2018;13(3):72–78. https://doi.org/10.32362/24106593-2018-13-3-72-78

2. Марков А.В., Дериволков Д.И., Дуванов Д.С. Исследование напряженного состояния и оценка остаточных напряжений в термодеформированном листовом поликарбонате. Пластические массы. 2019;(3–4):21–24. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2019-3-4-21-24

3. Власов С.В., Марков А.В. Ориентационные явления в процессах переработки полимерных материалов. М.: Изд. МИТХТ; 2014. 138 с. ISBN 978-5-904742-29-4

4. Гудимов М.М. Образование неориентированных трещин серебра в органическом стекле под действием внутренних растягивающих напряжений. Авиационная промышленность. 1997;(5–6):43–47.

5. Тагер А.А. Физико-химия полимеров. М.: Изд. Научный мир; 2007. 576 с. ISBN 978-589-176-437-8

6. Смирнова О.В., Ерофеева С.Б. Поликарбонаты. М.: Изд. Химия; 1975. 288 с.

7. Сентюрин Е.Г., Гудимов М.М., Руднев В.П., Тригуб Т.С., Куклина Л.C. Старение органического стекла. Авиационная промышленность. 1993;(5–6):50–52.

8. Марков А.В., Дериволков Д.И., Дуванов Д.С. Исследование растрескивания листового поликабоната методом воздействия на его поверхность адсорбционно активных жидких сред. Пластические массы. 2020;(9– 10):23–27. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-9-10-23-27

9. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно-оптические методы механики деформируемого тела. М.: Наука; 1973. 576 с.

10. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М., Пономарев И.И. Остаточные напряжения в деформируемых твердых телах. М.: Наука; 1996. 231 с. ISBN 5-02-015223-4. URL: https://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_17893#1

11. Разумовский И.А., Чернятин А.С. Методология и программа для исследования напряженно-деформированного состояния с использованием интерференционно-оптических и численных методов. Машиностроение и инженерное образование. 2009;(4):42–51.

12. Луценко А.Н., Одинцев И.Н., Гриневич, А.В., Северов П.Б., Плугатарь Т.П. Исследование процесса деформации материалов оптико-корреляционными методами. Авиационные материалы и технологии. 2014;(4):70–86.

13. Gerasimov S.I. Photoelastic method for analyzing residual stresses in compact disks. J. Appl. Mech. Tech. Phys. 2004;45(3):453–456. https://doi.org/10.1023/b:jamt.0000025029.23849.b0

14. Шарафутдинов Г.З., Мартынова Е.Д. Поляризационно-оптический метод исследования напряжений. М.: МГУ; 2011. 28 с.

15. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М. Полезные и опасные остаточные напряжения. Природа. 2002;10(1046):17–24.

16. Schajer G.S., Steinzig M. Full-field Calculation of Hole Drilling Residual Stresses from Electronic Speckle Pattern Interferometry Data. Experimental Mechanics. 2005;45(6):526–532. https://doi.org/10.1007/BF02427906

17. Schajer G.S., Rickert T.J. Incremental Computation Technique for Residual Stress Calculations Using the Integral Method. Experimental Mechanics. 2011;51(7):1217–1222. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9792-0_35

18. Nelson D. Residual Stress Determination Using Full-Field Optical Methods J. Phys. Photonics. 2021;3(4):044003. https://doi.org/10.1088/2515-7647/ac1ceb

19. Diaz F.V., Kaufmann G.H. and Möller O. Residual Stress Determination Using Blind-hole Drilling and Digital Speckle Pattern Interferometry with Automated Data Processing. Experimental Mechanics. 2001;41(4):319–323. https://doi.org/10.1007/BF02323925

20. Furgiuele F.M., Pagnotta L., Poggialini A. Measuring Residual Stresses by Hole-Drilling and Coherent Optics Techniques: A Numerical Calibration, J. Eng. Mat. Technol. 1991;(1):41–50. https://doi.org/10.1115/1.2903381