بررسی تئوری و تجربی تنش های صفحه ای با استفاده از روش های نوری

در سالهای اخیر پیشرفتهای چشمگیری در نرم افزارهای المان محدود برای شبیه سازی و مدل سازی تغییر شکل، کرنش و تنش قطعات انجام شده است. استفاده از این نرم افزارها، نسبت به روشهای سنتی اندازه گیری تجربی تغییر شکل و کرنش، ارزانقیمت و سریع می باشند اما متغیرهای بسیاری مثل شرایط مرزی، غیر هموژنی مواد ، آسیب دیدگی و غیره وجود دارد که این نرم افزارها نمی توانند به طور کافی آنها را مدل کنند. بنابراین، همچنان نیاز به روش های تجربی کارا برای ارزیابی مقادیر تجربی تغییر شکل و کرنش می باشد. در این پروژه، از تکنیک نوری تداخل سنجی طرح اسپکل دیجیتالی برای اندازه گیری توزیع تغییر شکل استفاده شده است. به کمک این تکنیک و استفاده از تکنیک شیفت فاز، توزیع کمی فاز تداخلی طرح اسپکل ناشی از تابش پرتوهای لیزر تابیده به سطح قطعه به دست آورده شد. برای اعمال تکنیک شیفت فاز، یک تراندیوسر پیزوالکتریک طراحی، ساخته و کالبره گردید. این ترانسدیوسر به همراه یک آینه نصب شده روی آن، در مسیر پرتو لیزرتابیده به سطح قرار داده شد که با جابجایی آینه، شیفت فاز مورد نظر اعمال گردید . با توجه به منحنی عملکردی خطی این ترانسدیوسر، مناسبترین تکنیک شیفت فاز، تکنیک شیفت فاز carre مشخص گردید که با استفاده از آن، توزیع فاز تداخلی برای حالت قبل و بعد از تغییر شکل به دست آورده شد و با تفاضل این دو توزیع فاز، تغییر فاز تداخلی در اثر تغییر شکل حاصل گردید. طرح تغییر فاز تفاضلی حاصل، حاوی نویزهای بسیاری می باشد که برای حذف این نویزها، از فیلتر مثلثاتی استفاده شد. سپس طرح فاز صاف شده، با توجه به شرایط مرزی حاکم بر قطعه تحت بار، واپیچیده گردید تا تغییر فاز تداخلی مطلق در اثر تغییر شکل حاصل شود. سپس با توجه به رابطه جابجایی –تغییر فاز، توزیع تغییر شکل سطح قطعه در اثر اعمال بار، در جهت مورد نظر به دست آورده شد. با مشتق گیری از روش رگرسیون دو بعدی از این توزیع تغییر شکل، توزیع کرنش در همان جهت محاسبه گردید. با محاسبه کرنش و استفاده از روابط تنش-کرنش، توزیع تنش قابل محاسبه می باشد. در پایان، نتایج به دست آمده از آزمایش روی چند ورق فولادی، با نتایج حاصل از حل المان محدود به کمک نرم افزار ansys، با هم مقایسه شد که نتایج هم از لحاظ نحوه توزیع و هم از لحاظ مقادیر کرنش و تنش، با هم مطابقت بالایی دارند.