Politechnika Białostocka

Temat ćwiczenia: Doświadczalne metody wyznaczania naprężeń - metoda elastooptyczna.

...................................................................................................

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodą wyznaczania płaskiego pola naprężeń przy wykorzystaniu izochrom i izoklin w przezroczystych materiałach modelowych, wykazujących dwójłomność wymuszoną oraz przy wykorzystaniu dowolnej metody uzupełniającej.

W niektórych przypadkach przyjęcie poprawnego schematu obliczeniowego jest bardzo trudne, a niekiedy nawet niemożliwe. Elastooptyczna metoda pomiaru naprężeń pozwala wyznaczyć rozkład naprężeń w najbardziej skomplikowanych przypadkach i zweryfikować przyjęte schematy obliczeniowe.

Niektóre materiały przezroczyste wykazują dwójłomność wymuszoną, tzn. pod wpływem pola naprężeń występują w nich dwa rodzaje dobrze widocznych linii w świetle spolaryzowanym. Są to izochromy i izokliny. W wyniku wystąpienia dwójłomności przechodzący przez model promień spolaryzowanego światła ulega rozszczepieniu na dwa promienie przesunięte względem siebie w fazie i drgające w płaszczyznach prostopadłych, pokrywających się z kierunkami głównymi stanu naprężenia w danym punkcie.

Po przejściu tych promieni przez filtr polaryzacyjny można uzyskać interferencję odpowiednich składowych promienia, a w rezultacie obraz modelu pokryty układem prążków interferencyjnych. Znajomość rozkładu tych prążków umożliwia wyznaczenie składowych stanu naprężenia w modelu.

W badaniach elastooptycznych stosuje się przeważnie światło jednobarwne spolaryzowane liniowo lub kołowo. Zgodnie z teoria falową rozchodzenia się światła zjawisko liniowej polaryzacji promienia świetlnego możemy traktować jako proces sprowadzenia poprzecznych drgań promienia świetlnego do jednej płaszczyzny.

Izochromy są to miejsca geometryczne, w których różnica naprężeń głównych jest stała i równa iloczynowi stałej modelowej przez rząd izochromy.

Izokliny są to miejsca, w których kąt nachylenia naprężeń głównych zachowuje stały kierunek.

Izochromy i izokliny łącznie pozwalają wyznaczyć wartości i kierunki naprężeń głównych w badanym płaskim stanie naprężenia. Na tle rysunku izoklin możemy zbudować trajektorie naprężeń głównych i maksymalnych naprężeń stycznych.

Stanowisko składa się z układu optycznego i ramy do obciążeń. Aparat stanowiący układ optyczny, zwany polaryskopem, składa się ze źródła światła Z, polaroidu pierwszego P (polaryzatora) i polaroidu drugiego A (analizatora). Między polaroidami znajduje się model M, a między modelem i polaroidami ćwierćfalówki (płytki opóźniające). Model jest umieszczony w ramie do obciążeń.

Z- źródło światła, SM- szkło matowe, P- polaryzator z ćwierćfalówką, M- model,

Ćwiczenie polegało na oglądaniu oraz analizowaniu różnego rodzaju materiałów przezroczystych w polaryskopie elektrooptycznym.