Politechnika Świętokrzyska Wydział Mechaniczny		LABORATORIUM MECHANIKI DOŚWIADCZALNEJ
Paweł Łaski gr 22b. Ćwiczenie nr 5		Temat ćwiczenia: Metoda Caustics
Data wykonania: 1997.03.25	Ocena:		Podpis

1.Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem i sposobami wykorzystania metody Caustics , która wykorzystuje zjawiska optyczne występujące przy obciążeniu badanego elementu.

2.Przygotowanie teoretyczny

Metoda Caustics wykorzystuje zjawisko optyczne zgodnie z którym własności ciał materialnych zmieniają się pod wpływem obciążeń zewnętrznych. Jest ona stosowana do badania i analizy naprężeń oraz odkształceń elementów konstrukcyjnych. Ze względu na fakt ,że metoda ta jest czuła na gradienty naprężeń jest ona wykorzystywana do pomiaru ich koncentracji .Szczególnym zastosowaniem tej metody jest wyznaczenie współczynnika intensywności naprężeń w wierzchołku badanej szczeliny. Metoda Caustics może być stosowana zarówno w przypadku rozciągania jak i ściskania .

Wykonanie doświadczenia polega na rozciąganiu próbki ze szczeliną .

Badaniu poddaje się próbki przepuszczające lub nieprzepuszczające światła. Podczas ćwiczenia badaniu poddana została próbka , która przepuszczała światło. Badany element został oświetlony wiązką światła równoległego monochromatycznego. Przebieg promieni światła obserwujemy na ekranie. Wskutek koncentracji naprężeń wokół wierzchołka szczeliny, zbliżając się w jego kierunku ,grubość próbki maleje a kąt załamania światła zwiększa się.

Z tego powodu promień świetlny ,który przechodzi przez próbkę lub odbija się od niej bliżej wierzchołka szczeliny ulega większemu ugięciu na zewnątrz od wierzchołka szczeliny. Powierzchnia wokół szczeliny działa na zasadzie soczewki rozbieżnej , wynikiem czego jest pojawienie się na ekranie, w odległości z₀ od próbki, ciemnej powierzchni otoczonej przez obraz silną koncentracją światła. Obraz urojony krzywej może być otrzymany po przeciwnej stronie próbki ,gdzie obserwujemy obraz rzeczywisty .

Krzywa Caustics w płaszczyźnie obrazu jest bezpośrednim obrazem krzywej źródłowej w płaszczyźnie przedmiotu .

3. Wykres zależności a/w w funkcji a

4. Wyniki pomiarów.

Wartości siły i odległości przy pomiarach

Średnice Caustics wyliczone na podstawie średniej z 5 pomiarów

Wymiary badanej próbki

Wyliczenie współczynnika f1a

Wyliczenie Kth

Obliczenia Kex dla danych odległości i sił

4.Wnioski.

Na podstawie otrzymanych wyników możemy zauważyć ,że teoretyczny współczynnik intensywności naprężeń Kth różni się od współczynnika wyznaczonego eksperymentalnie Kex .Różnice mogą wynikać z faktu ,że przy odczytywaniu wartości średnicy Caustics powstały błędy związane z dokładnością odczytu .Błędy powstały także przy ustaleniu odległości ekranu od próbki ,a także sposobu zamocowania ekranu . Występuje bardzo duża różnica

Kth od Kex przy trzeciej odległości i trzecim obciążeniu .Pozostałe wyniki różnią się lecz są to różnice wynikające z błędów pomiarowych .

---