Hidrológiai Közlöny 1969 (49. évfolyam)
5. szám - Borbély József: Optikai feszültségmérő eljárás bevezetése a hazai vízépítési gyakorlatba
218 Hidrológiai Közlöny 1969. 5. sz. Borbély J.: Optikai feszültségmérő eljárás gek — ha az önsúly hatását elhanyagoljuk — az (5) képletben leírt összefüggésben vannak egymással 7 1 /e\ fffokivitel = yo ( T»"" ie1 1 Ez az úgynevezett „nem szigorú" modelltörvény, mely lehetővé teszi, hogy az erőlépték szabad megválasztásával létrehozzuk a modellen a megfelelően értékelhető optikai hatást. A gyakorlatban az eddig ismertetett elmélet alapján két különböző mérési lehetőség áll rendelkezésünkre. Az egyszerűbb síkbeli vizsgálat során a modellt optikailag érzékeny átlátszó lemezből elkészítjük és terheljük. A mérési eredményeket értékeljük és átszámoljuk a főkiviteli szerkezetre Hibalehetőségek ebben az esetben alig fordulhatnak elő. A mérés hibája 5% körül mozog. A másik, szintén optikai módszer térbeli feszültségállapot mérését teszi lehetővé. 2. Befagyasztásos feszültségoptikai vizsgálat Végrehajtás szempontjából lényegesen bonyolultabb a térbeli vizsgálat. Itt a modellt a terhelés fenntartásával hőkezelni kell. A terheléssel arányos alakváltozások, feszültségek — ezzel arányosan az optikai hatások is — melyek a felmelegített modellben létrejöttek a szobahőmérsékletre hűtés során mintegy „belefagynak" a modellbe. (Mint látjuk jelen esetben a befagyasztás szó nem a szokásos értelmezéssel szerepel.) Az általunk leggyakrabban használt modellanyag az Araldit B műgyanta számunkra érdekes anyagi jellemzőit H. Wolf mérései alapján a 7. ábrán adott diagrammokban foglaltuk össze. Innen leolvasható, hogy a befagyasztás hőmérsékletén a gyanta rugalmassági modulusa 100—200 kp/cm 2 közötti érték. Ezen a hőmérsékleten ugyanis csak a gyanta rugalmas komponense teherviselő, és az előálló kettőstörés — melynek mértékére az S feszültségoptikai állandó jellemző — ugyancsak ennek a komponensnek tudható be. Ez jól kiolvasható a két görbe hasonló viselkedéséből is. A plasztikus komponensnek tehát csupán megkötő, befagyasztó szerepe van. Az e—a és n—a grafikonok 7. ábra. Araldit ,,B" anyagi jellemzői (Hellmuth Wolf nyomán) Fig. 7. Material constants of Araldite " B" (after Helmuth Wolf) az előzőkben említett alaptörvényünket hivatottak igazolni. Az első két görbe menete azonban még egy igen fontos dologra hívja fel figyelmünket, éspedig arra, hogy a befagyasztásnak elegendően magas, kb. 130—140°C hőmérsékleten kell végbemennie, mivel a görbék könyökeihez tartozó hőmérsékletek alkalmazása azzal a veszéllyel jár, hogy a befagyasztó tér legkisebb mértékű inhomogén hőmérséklet eloszlása is az anyagi állandók meghatározásába igen nagy hibát vihet. A feszültségek befagyaszthatósága lehetővé teszi azt, hogy a terhelés eltávolítása és teljes lehűlés után a modellt felszeleteljük, a szeleteket mint önálló részeket vizsgáljuk. Uymódon képet kaphatunk a feszültségeloszlásról a modell belsejében is. Térbeli feszültségeloszlást csak a modell két — merőleges irányú —• szeletelése útján kaphatunk a két szelet metszésvonalában. Az ilyen jellegű mérés értékelési módszereként az ún. „Nyírófeszültségkülönbség módszer" látszik célravezetőnek. Ebben az esetben egyensúlyi differenciálegyenletek integrálását kell elvégezni derékszögű koordinátarendszerben. 3. Alkalmazási példák A) Optikai sík feszültség-vizsgálat hajózsilipszelvényen A hajózsilipszelvény modelljét arra a terhelési esetre vizsgáltuk, amikor a zsilipkamrában nincs víz, így a hajózsilipet egyik oldalán kívülről a víz, másik oldalán a föld nyomása terheli. A vizsgálat célkitűzése elsősorban az optikai feszültségmérés módszerének megismerése volt. Ezen belül három feladat megoldását tűztük ki célul: 1. Megállapítani erre a terhelési esetre a hajózsilipszelvény feszültséggyűjtő helyét; 2. a feszültségállapotot leírni a teljes szelvényre; 3. megállapítani a vasalás legkedvezőbb elhelyezésének irányát és relatív sűrűségét. A terhelés számolásánál nem végeztünk bonyolult talajmechanikai számításokat, így egyszerűen a földnyomást úgy számoltuk, mintha a zsilipet a „földfelőli" oldalán 1,6 kp/cm 3 fajsúlyú folyadék terhelné, a „vízfelőli" oldalon víz nyomását modelleztük. A szerkezet önsúlyát a falak két oldalán koncentrált erőkkel helyettesítettük. Az üregeket és egyéb gyengítéseket elhanyagoltuk, bár ezek modellezése sem ütközött volna nehézségbe. A vizsgálathoz két 1: 100 méretarányú modellt készítettünk. Celluloidból az izoklinák vizsgálatához, Araldit B-ből öntött modellt pedig izokromaták vizsgálatához. A terhelőkeretet úgy kellett kialakítani, hogy az egységnyi felületekre számolt nyomóerők a megfelelő szög alatt hassanak a modellre. A terhelést celluloid terhelőelemekkel, csigákon átvetett zsinórra ható súlyerők segítségével modelleztük. A terhelőkeret tervezésénél biztosítottuk az erőt átadó zsinórok közelítően súrlódásmentes mozgását és megfelelő irányát. Olajozással biztosítottuk, hogy a csigákon fellépő erőveszteség minimális legyen. Az izoklina ábrák fényképezése és összerajzolása után a trajektóriákat mint másodfokú parabolákat ARALDIT„B" anyagi jellemzői (ARALDIT: Hörter 901=10:3) 100 no M 160 ISO 700 no[c] n « a [kp/cm 2] 4 5 6 7 a [kp/cm]
