Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Морозов А.М. -> "Оптические голографические приборы" -> 41

Оптические голографические приборы - Морозов А.М.

Морозов А.М., Кононов И.В. Оптические голографические приборы — М.: Машиностроение, 1988. — 128 c.
ISBN 5-217-00074-0
Скачать (прямая ссылка): opticheskiegalografitpribori1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 .. 44 >> Следующая


В общем случае система пленка-подложка находится в изогнутом состоянии. Продолжая аналогию с пружиной, можно представить себе, что пленка ведет себя как сжатая, а подложка как растянутые пружины, закрепленные параллельно друг другу между двумя стенками. В свободном состоянии пленка в этой системе стремится распрямиться, а подложка наоборот сжаться, чтобы высвободить запасенную упругую энергию. Но этому мешают стенки, на которые со стороны пружин действуют сжимающие и растягивающие усилия, т. е. возникает изгибающий момент, способный повернуть стенки на некоторый угол. Такие моменты сил приводят к значительному изгибу пластин с нанесенной пленкой. Если, например, пленку каким-либо способом снять с подложки (в нашей модели это означает разрезать одну из пружин), то, как мы видим, исчезнет изгибающий момент, действовавший ранее на систему пленка-подложка, и ставшая свободной от усилий оставшаяся часть выпрямится. Из приведенных рассуждений следует два важных 114 вывода, на основе которых базируются так называемые механические методы определения остаточных напряжений:

в исходном состоянии остаточные напряжения в системе пленка-подложка самоуравновешены, т. е. суммы всех внутренних сил и внутренних моментов соответственно равны нулю; это является условием равновесия системы;

при удалении слоя пленки происходит упругая деформация подложки в результате нарушения условий равновесия.

В механических методах используют образцы прямоугольной или круглой формы. Измеряется деформация подложки после снятия покрытия и затем проводится расчет остаточных напряжений.

Рассмотрим прямоугольную пластинку системы пленка-подложка (толщина пленки й, толщина подложки //, длина /)". Образец жестко закреплен с одного края в виде консоли. При выводе расчетной формулы предполагается, что остаточные напряжения Gr одинаковы во всех точках покрытия. Удаление покрытия приводит к деформации образца под действием изгибающего момента M=EH2/ (12R), где E — модуль упругости материала подложки, R — радиус кривизны пластины до изгиба. Измерив максимальный прогиб консоли / можно вычислить радиус кривизны: R=I2/2f. С другой стороны изгибающий момент М* связан с остаточными напряжениями формулой M*= 1/2 • ог* ИН. Приравнивая M к М* как эквивалентные нагрузки получим выражение для расчета остаточных напряжений:

EH2 1

Or=--

6 HR

или

EH

2

Or--- f

I ~ .9 . / .

3 Vh

4

Анализ полученных расчетных формул показывает, что для определения остаточных напряжений необходимо измерить либо радиус кривизны пластины R, либо ее максимальный прогиб /.

Для этих целей можно использовать различные методы измерения: оптические, индуктивные, емкостные и т. д. Метод голографической интерферометрии обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами. Например, чувствительность к напряжениям составляет 0,005 МПа — для голографической интерферометрии и 2,5 МПа — для оптических методов. Кроме того, большая информационная емкость и наглядность получаемых результатов позволяют проводить более достоверные измерения.

Для регистрации прогибов консольной пластины используют оптическую схему Лейта, а в случае с малыми размерами объектов удобно применять голографическую интерферометрию сфокусированных изображений (см. гл. I, § 2).

Контроль остаточных напряжений в однослойном покрытии. Рассмотрим метод определения остаточных напряжений на примере оптической схемы получения голограмм сфокусированных изображений. Фотообъектив, помещенный между фотопластинкой и образцом, фокусирует изображение поверхности объекта на плоскость фотопластинки. Причем их плоскости должны быть параллельны. В этом случае достигается наибольшая чувствительность к нормальной компоненте вектора перемещения (т. е. к прогибу образца /). Существенным преимуществом голограмм сфокусированных изображений является возможность получения увеличенного изображения объекта, а следовательно и большего оптического разрешения интерференционных полос. Кроме того, при восстановлении интерферо-грамм можно пользоваться источником естественного света.

В методе двухэкспозиционной голографической интерферометрии для регистрации деформации подложек во время первой экспозиции на фотопластинке фиксируется исходное состояние их поверхности с той стороны, где нет пленки. После удаления пленки, например с помощью химического травления, производится временная выдержка для установления термодинамического равновесия и осуществляется вторая экспозиция той же поверхности подложки. В результате, при восстановлении интерферограммы наблюдается интерференционная картина, которая характеризует прогиб образца W(x) в зависимости от координаты X N-Pi темной полосы:

W(X)=^L- х

1+COSU

где X — координата N-й полосы

N — номер N-Pi темной полосы, считая от основания

консольного закрепления; X — длина волны источника излучения;

16 (X — угол между нормалью к поверхности образца и направлением освещения.

Расчет остаточных напряжений проводится по формуле

EH2 W(X)

Or=- . -
Предыдущая << 1 .. 35 36 37 38 39 40 < 41 > 42 43 .. 44 >> Следующая
Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed