光測彈性儀

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更新時間: 2013-09-04

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光測彈性儀,簡稱光彈儀,是應用偏振光干涉原理對應力作用下能產生人工雙折射材料做成的力學構件模型進行實驗應力測試的儀器。

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1 光測彈性儀 -光測彈性儀

 

2 光測彈性儀 -正文

  應用偏振光干涉原理對應力作用下能產生人工雙折射材料做成的力學構件模型進行實驗應力測試的儀器,簡稱光彈儀。應用它可以通過模型在實驗室內進行大型建築構件、水壩壩體、重型機械部件的應力和應力分佈的測試,並可以在模型上直接看到被測件的全部應力分佈和應力集中情況(見應力雙折射)。
  經典的透射式光彈性儀的光學結構如下圖所示。光源(1)發出的光,經聚光鏡(2)會聚於可變光闌(3)處,再經准直鏡(4)形成平行光通過起偏振片(5)、四分之一波片(6)成為偏振光,經模型M后產生光程差,通過四分之一波片(7)及光軸方向與起偏振片 (5)光軸相互垂直的檢偏振片(8)、視場鏡(9)、照相物鏡(10),在成像面上形成模型M的輪廓圖及其中的光彈性條紋圖。當去掉全部四分之一波片后,成為平面偏振光場,其振動方程為

光測彈性儀

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式中ωaot分別表示為單色光圓頻率、振幅和時間。此平面偏振光通過模型,形成位相差為並沿主應力σ1σ2方向的兩光束,其振動方程分別為

光測彈性儀

式中α為主應力σ1與檢偏振片光軸的夾角。A1A11兩量合成振幅的二次方即為光強I

光測彈性儀

式中k為常量。當光測彈性儀時,則I=0。即在模型上形成條紋,稱等色線。它可定量描述模型上對應點的應力大小。

光測彈性儀光測彈性儀

  當式中sin2α=0時,仍得I=0,對應於α=0°或90°,即該點主應力方向與偏振片光軸方向一致或垂直。因此形成的黑色條紋稱等傾線,它描述模型上對應點的主應力方向。
  以上兩組條紋相互重疊,不利於測量,故在光路中安置一對四分之一波片,並令其光軸相互垂直,形成圓偏振光場,以消去等傾線,獲得清晰的等色線條紋。根據此條紋值即可方便地算出各點應力值。
  光測彈性力學方法的發展,使該類儀器已有十餘個品種,它們用於不同的範疇,可分靜態應力分析儀及動態應力分析儀兩大類。
  靜態應力分析儀中包括上述經典光彈性儀及其變形產品;如用於一般試驗的簡單型漫射式光彈性儀;用於現場的反射式光彈性儀及多種光彈性儀附件,如石英補償器、條紋倍增器、斜射器等。在經典方法之外,還發展了全息光彈性儀、雲紋儀、激光散斑儀等。這一類儀器都可用於測量模型或物體的表面形變。
  在動態應力分析儀器中,發展了如多火花動態光彈性儀、多脈衝激光全息照相機等,它們可用於拍攝高速動載荷作用下的模型光彈性條紋分佈的變化過程。以上已形成儀器系列。正在發展中的尚有自動光彈性儀、光彈性實驗數據自動採集及處理系統,它們進一步簡化實驗操作,縮短了實驗周期和提高了實驗精度,是今後發展的方向。

 

3 光測彈性儀 -配圖

 

4 光測彈性儀 -相關連接

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