Применение компьютерной обработки экспериментальных данных исследования зоны стружкообразования на оптических моделях

В экспериментах методом фотомеханики на оптических моделях непосредственно фиксируется только картина изохром, а изоклины (линии равных углов наклона главных напряжений) приходится вычерчивать вручную для каждого из фиксированных значений плоскостей поляризации. Дальнейшая обработка также производится вручную, изостаты (траектории главных напряжений) проводятся по картине изоклин, а по полученному полю изостат строится поле линий скольжения или максимальных касательных напряжений. Такой многоступенчатый путь (изоклины - изостаты - линии скольжения), содержащий ручную обработку на каждом этапе, приводит к накоплению ошибок. Настоящее исследование в значительной мере снимает указанные проблемы. С целью реализации нагружения, подобного действующему на передней поверхности режущего клина, были разработаны крупномасштабная поляризационно-оптическая модель и специальный экспериментальный стенд. Масштаб модели (10:1) был выбран максимально возможным из условия размещения ее в оптическом поле ППУ-7 (плоская поляризационная установка). Приводится схема стружкообразования, форма поляризационно-оптической модели и ее нагружения. Описывается схема стенда для нагружения зоны стружкообразования исследуемой модели. Задача уменьшения трудоемкости экспериментальной части и увеличения точности полученных результатов решалась путем применения цифровой фотокамеры и специально разработанной технологии компьютерной обработки фотограмм. Характер нагружения моделей в экспериментах описан эпюрой давления. Результаты экспериментов представлялись в виде серии цифровых фотографий, подвергавшихся дальнейшей компьютерной обработке, сделанных с целью получения сетки изоклин, построение поля изостат, а затем и поля линий скольжения. Анализ применения цифровой регистрации и компьютерной обработки фотограмм значительно уменьшает время выполнения экспериментальной части за счет отказа от традиционной методики рисования изоклин на кальке. Кроме этого, повышается точность полей изостат и линий скольжения благодаря тому, что в исходном для их построения поле изоклин исключаются ошибки, неизбежные при ручной фиксации.

Application of computer processing of experimental data from analysis of chip formation zone on photoelastic models

In the experiments carried out using photomechanical method, only the isochrome pattern is directly recorded on photoelastic models and the isoclines (lines of equal angles of inclination of the principal stresses) must be traced manually for each of the fixed values of the polarization planes. Further processing is also performed manually, isostatic lines (trajectories of principal stresses) are constructed from the isocline pattern, and the field of the slip lines, or maximum tangential stresses, is constructed from the obtained isostatic field. Such multi-step path (isoclines-isostatic lines-slip lines) containing manual processing at each stage leads to accumulation of errors. The research presented in the article largely removes these problems. In order to actualize a load similar to the one acting on the wedge front surface, a large-scale photoelastic model and a special experimental stand were developed. The scale of the model (10:1) was chosen as great as practicable from the condition of its placement in the optical field of the PPU-7 (plane polarization unit). The scheme of chip formation, the shape of the photoelastic model and its loading is given. The scheme of the stand for loading the chip formation zone of the model under study is described. The task of reducing labor intensity of the experimental part and increasing the accuracy of the obtained results was solved by using a digital camera and a specially developed technology for computer processing of photograms. Pressure diagram describes the nature of loading models in experiments. The results of the experiments were presented in the form of a series of digital photographs subjected to further computer processing, the purpose of which was to obtain isocline mesh, construct isostatic lines field, and then fields of slip lines. Analysis of the application of digital recording and computer processing of photograms significantly reduce time of performing the experimental part by abandoning the traditional method of drawing isoclines on tracing paper. In addition, the accuracy of the fields of the isostatic and slip lines increases because in the initial for their construction isocline field errors that are unavoidable with manual fixation are eliminated.